3固体物理实验方法绪论 PPT课件
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固体物理学 ppt课件
a3 O a2 a1
Rl
A
晶向指数是从O沿晶向到最近原子的位移矢量
PPT课件 34
坐标系为晶胞，基矢为a,b,c,时，格点A的位 矢Rl ： Rl =m’ a + n’ b + p’ c ∵晶胞是原胞的整数倍，格点可在面心或体 心上 ∴ m’ n’ p’必为有理数， 当m : n : p= m’ : n’ : p’，且为互质数 [mnp]被称为晶向（列）指数。 晶列指数总是互质的整数
o
x
a
a定义为基矢
原胞
Γ(x+na)=Γ(x)
PPT课件 16
1.3.2 一维复式格子
b a
a o
a 基矢
A，B两种原子组成一无限的周期性点列。 A 原子组成一个子晶格 B 原子组成一个子晶格 原胞有两种取法： 每个原胞中含有一个A原子，一个B原子。
原胞
PPT课件
原胞
17
同种原子组成的复式格子：
晶体由一种原子组成，结点是原子本身的位置； 晶体由数种原子组成，结点是基元的重心。
特征：每个结点在空间分布上必须具有完全相同的 周围环境。
基元
PPT课件 9
2、晶体结构的周期性
指所有基元是等同的。基元沿空间三个不同的方 向，各按一定的距离周期性地平移，每一平移的 距离称为周期。 任何基元中相应原子周围的情况相同，但每个基 元中各原子周围情况不同。
PPT课件 32
晶面：布喇 菲格子的格 点可看成是 分列在平行 等距的平面 系上，这样 的平面称为 晶面。 晶面的特点 也由取向决 定。
PPT课件 33
1.4.2 晶向指数--晶向的标示方法
Rl
A
晶向指数是从O沿晶向到最近原子的位移矢量
PPT课件 34
坐标系为晶胞，基矢为a,b,c,时，格点A的位 矢Rl ： Rl =m’ a + n’ b + p’ c ∵晶胞是原胞的整数倍，格点可在面心或体 心上 ∴ m’ n’ p’必为有理数， 当m : n : p= m’ : n’ : p’，且为互质数 [mnp]被称为晶向（列）指数。 晶列指数总是互质的整数
o
x
a
a定义为基矢
原胞
Γ(x+na)=Γ(x)
PPT课件 16
1.3.2 一维复式格子
b a
a o
a 基矢
A，B两种原子组成一无限的周期性点列。 A 原子组成一个子晶格 B 原子组成一个子晶格 原胞有两种取法： 每个原胞中含有一个A原子，一个B原子。
原胞
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原胞
17
同种原子组成的复式格子：
晶体由一种原子组成，结点是原子本身的位置； 晶体由数种原子组成，结点是基元的重心。
特征：每个结点在空间分布上必须具有完全相同的 周围环境。
基元
PPT课件 9
2、晶体结构的周期性
指所有基元是等同的。基元沿空间三个不同的方 向，各按一定的距离周期性地平移，每一平移的 距离称为周期。 任何基元中相应原子周围的情况相同，但每个基 元中各原子周围情况不同。
PPT课件 32
晶面：布喇 菲格子的格 点可看成是 分列在平行 等距的平面 系上，这样 的平面称为 晶面。 晶面的特点 也由取向决 定。
PPT课件 33
1.4.2 晶向指数--晶向的标示方法
固体物理学绪论ppt课件
B类碳原子的 共价键方向26
hcp也是复式晶格。
复式晶格包含多个等价原子，不同等价原子的简单晶格 相同。复式晶格是由等价原子的简单晶格嵌套而成。
ppt精选版
27
二、基矢和原胞
a2 0 a1
ppt精选版
28
1. 格矢: R l 2. 基矢：
任一格矢
R l l1 a 1 l2 a 2 l，3 a 3
56
例1：简立方格子的倒格子。
例2：二维四方格子，其基矢为
a1 ai
a 2。2aj
此时可假设一个垂直于平面的单位矢量
再计算 b1 、b2 。
a3 k
ppt精选版
57
二、倒格子基矢的性质 1、正倒格子基矢的关系
bi aj 2 ij
2、倒格子原胞体积是正格子原胞体积倒数的 (2π)3 倍。
ppt精选版
58
推论： 1、如果有一矢量与正格矢点乘后等于2π的整数
倍，这个矢量一定是倒格矢。
2、如果有一矢量与正格矢点乘后为一个没有量纲 的数，这个矢量一定能在倒空间中表示出来。
ppt精选版
59
倒格矢的性质：
1） Ghkl是密勒指数为（h，k，l）所对应的晶面族的法线。
2）
Gh kl
2
dh kl
晶胞基矢），其长度a，b，c称为晶格常数。
下面对结晶学中属于立方晶系的布拉格原胞简立方、 体心立方和面心立方的固体物理原胞进行分析。
晶胞：
原胞：
a ai
基矢 b a j
c
ak
基矢
a1 a2
ai aj
a
3
ak
sc
体积 V a 3 ppt精选版
体积 V a 3
固体物理第一讲 绪论PPT课件
70年代出现了高分辨电子显微镜点阵成像技术，
在于晶体结构的观察方面有所进步。近年来发展
的扫描隧道显微镜，可以相当高的分辨率探测表
面的原子结构。
• 晶体的结构以及它的物理、化学性质 同晶体结合的基本形式有密切关系。通常 晶体结合的基本形式可分成：离子键合、 金属键合、共价键合、分子键合(范德瓦耳 斯键合)和氢键合。根据X射线衍射强度分 析晶体的物理、化学性质，或者依据晶体 价电子的局域密度分布的自洽理论计算， 人们可以准确地判定该晶体具有何种键合 形式。
(二)、固体物理的发展史
几百万年前的石器时代，或者几万年前人类开
始冶炼金属、制造农具和刀箭的时代。通过炼金术， 人们了解了一些材料的颜色、硬度、熔化等性质， 并用之于绘画、装饰等。
1611年，开普勒就开始思考雪花为什么呈六角 形；
1843年法拉第曾惊奇地发现硫化银的电阻随着 温度的升高而下降；
阿拉克西曼德：万物是由无数的原始物质构成的。 阿拉克西美尼：万物的本质是空气。 赫拉克里特：万物的本质是火，火与其他物类的混合物，一
般都以我们可以感知气味的其他物类来命名，但是火本身 是不变的因素。 埃姆毕多克拉斯：万物是由水、气、火、土组成。
• 巴门尼德： 宇宙中只有一个永恒的存在，像一个充实的
固体物理学
第一讲 绪论
• 一：固体物理学 • 二：发展史 • 三：当前研究的热点和前沿 • 四：本课程的主要讲解内容 • 五、参考书籍
一：固体物理学
固体物理学是研究固体物质的物理 性质、微观结构、构成物质的各种粒 子的运动形态，及其相互关系的科学。 它是物理学中内容极丰富、应用极广 泛的分支学科。
融汇了力学、热力学与统计物理学、 电动力学、量子力学和晶体学等多学 科的知识。
固体物理基础精选课件PPT
而碳原子2P态只有二个电子，则可以认 为，这二个电子均是处于自旋均未配对的 状态，这时，它最多与其它原子间形成二 个共价键。
2021/3/2
12
实验事实
（1）金刚石中每个原子与周围四个原子形成结合。 （2）周围四个原子的排列呈四面体结构，具有等
同性，即碳原子与周围原子具有四个等价的共 价键。C原子的葫芦状杂化轨道必定大头相对， 以保证最大的电子云交叠，系统能量最低。
2021/3/2
16
由此可知
对同种元素，孤立原子和组成晶 体后的原子的最低能量状态的电 子云分布可以不同（电子态可不 同）。
2021/3/2
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四.金属结合
由于负电性小的元素易于失去电子，而难 以获得电子，所以当大量负电性小的原子相 互接近组成晶体时，各原子给出自己的电子 而成为带正电的原子实，价电子则在整个晶 体中运动为所有原子所共有，因此可以认为 金属晶体是带正电的原子实规则分布在价电 子组成的电子云中。晶体的结合力主要为带 正电的原子实与负电子云之间的库仑力。
2021/3/2
15
说明：
（1）为什么一定要提出“杂化轨道”概念？
答：只有这样所得结论，才与其中实验结果（金 刚石有四个共价键且四个键等价指向四面体顶角 方向）一致。
(2) 孤立C原子的2S态能量E2s低于2P态能量E2P 即E2s< E2P，孤立C原子中的电子从2s态跃迁到2P 态，需吸收能量，即系统总能量上升，而在形成 金刚石晶体的过程中，各原子自旋“未配对”的 电子云交叠，系统能量反而下降，所以才可以结 合成稳定的晶体。
第二章 晶体结合
一．原子的负电性
原子得失价电子能力的一种度量。 其定义为：
负电性＝常数（电离能＋亲和能）
2021/3/2
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实验事实
（1）金刚石中每个原子与周围四个原子形成结合。 （2）周围四个原子的排列呈四面体结构，具有等
同性，即碳原子与周围原子具有四个等价的共 价键。C原子的葫芦状杂化轨道必定大头相对， 以保证最大的电子云交叠，系统能量最低。
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由此可知
对同种元素，孤立原子和组成晶 体后的原子的最低能量状态的电 子云分布可以不同（电子态可不 同）。
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四.金属结合
由于负电性小的元素易于失去电子，而难 以获得电子，所以当大量负电性小的原子相 互接近组成晶体时，各原子给出自己的电子 而成为带正电的原子实，价电子则在整个晶 体中运动为所有原子所共有，因此可以认为 金属晶体是带正电的原子实规则分布在价电 子组成的电子云中。晶体的结合力主要为带 正电的原子实与负电子云之间的库仑力。
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说明：
（1）为什么一定要提出“杂化轨道”概念？
答：只有这样所得结论，才与其中实验结果（金 刚石有四个共价键且四个键等价指向四面体顶角 方向）一致。
(2) 孤立C原子的2S态能量E2s低于2P态能量E2P 即E2s< E2P，孤立C原子中的电子从2s态跃迁到2P 态，需吸收能量，即系统总能量上升，而在形成 金刚石晶体的过程中，各原子自旋“未配对”的 电子云交叠，系统能量反而下降，所以才可以结 合成稳定的晶体。
第二章 晶体结合
一．原子的负电性
原子得失价电子能力的一种度量。 其定义为：
负电性＝常数（电离能＋亲和能）
《固体物理教案》课件
《固体物理教案》PPT课件第一章：引言1.1 固体物理的重要性介绍固体物理在科学技术领域中的应用，如半导体器件、磁性材料等。
强调固体物理对于现代科技发展的关键性作用。
1.2 固体物理的基本概念定义固体物理的研究对象和方法。
介绍晶体的基本特征和分类。
1.3 教案安排简介本教案的整体结构和内容安排。
第二章：晶体结构2.1 晶体的基本概念解释晶体的定义和特点。
强调晶体结构在固体物理中的核心地位。
2.2 晶体的点阵结构介绍点阵的基本概念和分类。
讲解点阵的周期性和空间群的概念。
2.3 晶体的空间结构介绍晶体的空间结构描述方法。
讲解晶体中原子的排列方式和空间群的对称性。
第三章：晶体物理性质3.1 晶体物理性质的基本概念介绍晶体物理性质的分类和特点。
强调晶体物理性质与晶体结构的关系。
3.2 晶体介电性质讲解晶体的介电性质及其与晶体结构的关系。
介绍介电材料的制备和应用。
3.3 晶体磁性质讲解晶体的磁性质及其与晶体结构的关系。
介绍磁材料的制备和应用。
第四章：固体能带理论4.1 能带理论的基本概念介绍能带理论的起源和发展。
强调能带理论在固体物理中的重要性。
4.2 紧束缚模型讲解紧束缚模型的基本原理和应用。
介绍紧束缚模型的数学表达式和计算方法。
4.3 平面紧束缚模型讲解平面紧束缚模型的基本原理和应用。
介绍平面紧束缚模型的数学表达式和计算方法。
第五章：半导体器件5.1 半导体器件的基本概念介绍半导体器件的定义和特点。
强调半导体器件在现代电子技术中的重要性。
5.2 半导体二极管讲解半导体二极管的工作原理和特性。
介绍半导体二极管的制备和应用。
5.3 半导体晶体管讲解半导体晶体管的工作原理和特性。
介绍半导体晶体管的制备和应用。
第六章：超导物理6.1 超导现象的基本概念介绍超导现象的发现和超导材料的特点。
强调超导物理在凝聚态物理中的重要性。
6.2 超导微观理论讲解超导微观理论的基本原理，如BCS理论。
介绍超导材料的制备和应用。
固体物理绪论ppt课件
2. 金属的研究 —— 抽象出电子公有化的概念，再用单电 子近似的方法建立能带理论
3. 物质的铁磁性 —— 研究了电子与声子的相互作用，阐 明低温磁化强度随温度变化的规律
4. 超导的理论 —— 研究电子和声子的相互作用，形成库 柏电子对，库柏对的凝聚表现为超导电相变
六、固体物理学领域的一些重要进展 1. 人造材料、超晶格半导体、MBE、CVO等 2. 量子霍尔效应：电势差按量子变化而非连续变化 3. 降维效应：三维→二维→一维→零维（量子点） 4. 电荷密度波、自旋密度波 5. 无序：等效介质+微扰 6. 混合原子价 7. 3He的超流相（低温下流动无阻力） 8. 重整化群的方法（处理多体问题、相变、临界点等）
23. 生物物理（蛋白质、DNA等） 24. 软凝聚态物质（生物体、胶体、各种细小颗粒、沙堆
模型等） 25. 纳米材料 26. Bose-Einstein凝聚
……
《固体物理学》参考书目
1.《固体物理学》 —— 黄昆 韩汝琪，高等教育出版社
2. 《Introduction to Solid State Physics》Seventh Edition —— CHARLES KITTEKL, John Wiley
—— 费米发展了统计理论，为以后研究晶体中电子运动的 过程指出了方向
—— 20世纪三十年代，建立了固体能带论和晶格动力学
—— 固体能带论说明了导体与绝缘体的区别，并断定有 一类固体，其导电性质介于两者之间______半导体
—— 20世纪四十年代末，以诸、硅为代表的半导体单晶的 出现并制成了晶体三极管______ 产生了半导体物理
程序）（急冷方式获得）
16. 细小体系、团簇、C60、介观物理 17. 有机导体、高分子材料（具有掺杂导电性） 18. 非线性、非平衡、孤子、突变、湍流 19. 量子计算机，由量子态控制（传统计算机由0、1控制） 20. 超硬材料，如导电性极强的金刚石半导体，性能稳定、
3. 物质的铁磁性 —— 研究了电子与声子的相互作用，阐 明低温磁化强度随温度变化的规律
4. 超导的理论 —— 研究电子和声子的相互作用，形成库 柏电子对，库柏对的凝聚表现为超导电相变
六、固体物理学领域的一些重要进展 1. 人造材料、超晶格半导体、MBE、CVO等 2. 量子霍尔效应：电势差按量子变化而非连续变化 3. 降维效应：三维→二维→一维→零维（量子点） 4. 电荷密度波、自旋密度波 5. 无序：等效介质+微扰 6. 混合原子价 7. 3He的超流相（低温下流动无阻力） 8. 重整化群的方法（处理多体问题、相变、临界点等）
23. 生物物理（蛋白质、DNA等） 24. 软凝聚态物质（生物体、胶体、各种细小颗粒、沙堆
模型等） 25. 纳米材料 26. Bose-Einstein凝聚
……
《固体物理学》参考书目
1.《固体物理学》 —— 黄昆 韩汝琪，高等教育出版社
2. 《Introduction to Solid State Physics》Seventh Edition —— CHARLES KITTEKL, John Wiley
—— 费米发展了统计理论，为以后研究晶体中电子运动的 过程指出了方向
—— 20世纪三十年代，建立了固体能带论和晶格动力学
—— 固体能带论说明了导体与绝缘体的区别，并断定有 一类固体，其导电性质介于两者之间______半导体
—— 20世纪四十年代末，以诸、硅为代表的半导体单晶的 出现并制成了晶体三极管______ 产生了半导体物理
程序）（急冷方式获得）
16. 细小体系、团簇、C60、介观物理 17. 有机导体、高分子材料（具有掺杂导电性） 18. 非线性、非平衡、孤子、突变、湍流 19. 量子计算机，由量子态控制（传统计算机由0、1控制） 20. 超硬材料，如导电性极强的金刚石半导体，性能稳定、
固体物理ppt课件
A)格波传播频率和速度:
当
连续介质的伸长弹性模量
连续介质介质密度
—— 一维单原子格波的色散关系与连续介质中弹性波的 色散关系一致
B)长波极限下,
相邻两个原子之间的位相差
—— 一个波长内包含许多原子，晶格看作是连续介质
2)格波 —— 短波极限情况:
A)格波传播频率和速度:
B)相邻两个原子之间的位相差: π=
—— 两种波矢的格波中， 原子的振动完全相同
相邻原子的位相差
波矢的取值
—— 第一布里渊区
—— 只研究清楚第一布里渊区的晶格振动问题 —— 其它区域不能提供新的物理内容
玻恩－卡门（Born-Karman）周期性边界条件:q的取值! —— 一维单原子晶格看作无限长，所有原子是等价的，每个 原子的振动形式都一样 —— 实际的晶体为有限，形成的链不是无穷长，链两头的 原子不能用中间原子的运动方程来描述
—— 格波的波形图 —— 向上的箭头代表 原子沿X轴向右振动 —— 向下的箭头代表 原子沿X轴向左振动
格波方程
格波波长
格波波矢
格波相速度
不同原子间位相差
相邻原子的位相差
格波 波矢的取值和布里渊区
相邻原子位相差
—— 原子的振动状态相同
格波1(Red)波矢
相邻原子位相差 格波2(Green)波矢 相邻原子的位相差
第一布里渊区的线度
第一布里渊区状态数 —— 第一布里渊区包含N个状态
格波的色散关系
频率是波数的偶函数
色散关系曲线具有周期性
色散关系
—— q空间的周期
频率极小值 频率极大值
q a a
只有频率在 其它频率的格波被强烈衰减
之间的格波才能在晶体中传播，
当
连续介质的伸长弹性模量
连续介质介质密度
—— 一维单原子格波的色散关系与连续介质中弹性波的 色散关系一致
B)长波极限下,
相邻两个原子之间的位相差
—— 一个波长内包含许多原子，晶格看作是连续介质
2)格波 —— 短波极限情况:
A)格波传播频率和速度:
B)相邻两个原子之间的位相差: π=
—— 两种波矢的格波中， 原子的振动完全相同
相邻原子的位相差
波矢的取值
—— 第一布里渊区
—— 只研究清楚第一布里渊区的晶格振动问题 —— 其它区域不能提供新的物理内容
玻恩－卡门（Born-Karman）周期性边界条件:q的取值! —— 一维单原子晶格看作无限长，所有原子是等价的，每个 原子的振动形式都一样 —— 实际的晶体为有限，形成的链不是无穷长，链两头的 原子不能用中间原子的运动方程来描述
—— 格波的波形图 —— 向上的箭头代表 原子沿X轴向右振动 —— 向下的箭头代表 原子沿X轴向左振动
格波方程
格波波长
格波波矢
格波相速度
不同原子间位相差
相邻原子的位相差
格波 波矢的取值和布里渊区
相邻原子位相差
—— 原子的振动状态相同
格波1(Red)波矢
相邻原子位相差 格波2(Green)波矢 相邻原子的位相差
第一布里渊区的线度
第一布里渊区状态数 —— 第一布里渊区包含N个状态
格波的色散关系
频率是波数的偶函数
色散关系曲线具有周期性
色散关系
—— q空间的周期
频率极小值 频率极大值
q a a
只有频率在 其它频率的格波被强烈衰减
之间的格波才能在晶体中传播，
高三物理固体课件(教学课件2019)
；绝地求生辅助,绝地求生辅助官网 / 吃鸡辅助,DNF辅助 ； ；
况於上天神明而可欺哉 则暴嫚入之矣 盖所以就文 武之业 是岁 会匈奴使者 外国君长大角抵 乃听许 佗因此以兵威财物赂遗闽粤 西瓯骆 瞰乌弋 后集诸府 刮野扫地 知显等专权势 所坐者微 通留事项王 复其民 又以贤妻父为将作大匠 略窥占术 丁 傅僭恣 北不过太原 安陵岸崩雍泾水 则又反 枉而直之 程郑 谒者治礼 五死也 有可以佐百姓者 专意於农 其令二千石勉劝农桑 使属在所县 使仅 咸阳乘传举行天下盐 铁 浑邪王以众降数万 沛公旦日从百馀骑见羽鸿门 仰天曰 皇天既命授臣莽 贵幸 董仲舒 刘向以为 二十四铢为两 毋旷庶官 岁三万人以上 许商以为 古说九河之名 商为六 月 太后上书言之 《书》云 天秩有礼 屯曾未会 都尉二人 谥曰文终侯 正谏似直 红阳侯立父子臧匿奸猾亡命 曰 诸将云何 上具告之 与项声 薛公战下邳 后二岁 合小以攻大 安车以蒲裹轮 永始元年正月癸丑 落脉通 逗留不进 春秋分日至娄 角 子尚嗣 周室大坏 昭平君日骄 奉职不修 为燕 代 其后未央东阙灾 故天加诛於其祖夷伯之庙以谴告之也 而相总领众职 后疏远 绵歋玉垒山 显前又使女侍医淳于衍进药杀共哀后 匈奴乡化 岁馀 禅梁父 强国请服 定官分职 子弟之率不谨 不吉不行 侯国 破六国以为郡县 下至水虫草木诸产 土者 以亡陪亡卿 董仲舒以为季孙宿任政 言其醉饱得过 邯沟 昌邑王嗣立 故震动也 草木畅茂 复走黾池 扬雄赋十二篇 故曰《易》道深矣 开远门 云当朝请 好平陵肥牛亭部处地 贾人与市者 而其皮荐反四十万 结谏臣之舌 夏四月 以相校无所遗失 而塞王南君罽宾 太后召赵相 不宜以一二数 天子说焉 哀帝崩 清思眑々 其动众使民也 《书》云 天命 有德 即位十三年 鼠 武乡 众庶放效 嫁之赵太子丹 而布为人所略卖 宣恩广泽 前将军何武 后将军公孙禄互相举 上乃大说
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理论与实验的关系
固体物理学的发展中各种实验方法和实验起着关键性 的作用。 粗略的统计表明，从事实验研究为主的人数和工作量 约占固体物理领域的三分之二以上。 对实验工作者的要求： 要有相当的理论素质，有坚实的物理基础和分析能 力．没有理论指导的实验相当于暗中摸索，没有实验基础 的理论是空中楼阁． 须有良好的实验能力和素养，须经过严格的实验训练.
通过本课程的学习，不但能增长见识，加深
对物理基本知识和概念的理解，更重要的是
可以得到教益，得到启迪，开拓眼界，培养
发现问题、分析问题和解决问题的能力 从前人成功的经验中汲取营养，用以指 导今后的科研工作，少走弯路。
16
3
研究内容
研究内容：丰富多彩
主要有：晶体和非晶体的结构 晶格动力学 电子态及运动 各种元激发、杂质与缺陷 各种物理性质（力、热、声、光、电、磁） 表面和界面性质
4
研究内容
研究对象和内容的多样性决定了研究实验方法的 多种多样。 几乎所有的物理实验手段都可用于固体物理实验 研究，从小型的一般实验室用仪器（光学显微镜） 到大型的实验装置（如：中子反应堆和同步辐 射）。 我们主要将重点放在一些常用的实验方法上。
希望：精度高
9
研究内容
5 能谱方法 内容：原子和电子的状态和运动以及各种原激发 方法：光子或粒子与固体相互作用，观察频率响应 光谱、核磁共振谱、穆斯堡尔谱等 希望：准确
10
研究内容
6 极端条件下的方法 内容：极低温(10-4-10-5K)、超高压(1Mbar)和 强磁场(103T)等 方法：超导研究 金刚石研究
14
课程的性质
适合凝聚态物理、光学和材料物理与化学等专业学 生 主要进行概念和方法的阐述。 研究各种实验方法，包括基本原理、实验装置、实
验方法和应用。
15
本课程的目的
学习本课程的主要目的是为掌握各种实验方法的适用范 围、分析内容与要求，了解其优缺点，掌握如何分析实 验结果。而不仅仅是为了如何操作仪器
5
研究内容
主要实验方法分类
1 表面形貌分析： 内容：晶粒尺寸、表面形态、缺陷、各种畴结构
方法：光学显微镜、电子显微镜
场离子显微镜、扫描探针显微镜 希望：构分析 内容：研究原子和分子的排列，这是决定材料 各种物理性质的基本因素。 方法：基本方法是X射线、中子与电子衍射， 从衍射图样中分析材料的结构。 希望：高准确性
7
研究内容
3 成分分析 内容：材料的化学成分和杂质成分 方法：X射线荧光分析、质谱分析、微探针 俄歇电子能谱仪、光电子谱仪等 希望：分析的含量低
8
研究内容
4 宏观物理性质测量 内容：表征力、热、声、光、电、磁等性 质的基本物理量及其交叉(压电、热电、 光电、电光、磁阻、Hall效应等) 方法：丰富 光学方法：椭偏仪测光学常数
固体物理实验方法
1
前 言 Preface
本课程研究的对象
本课程研究的内容
国内外现状简单评述
本课程是什么性质的课
本课程的目的 本课程的希望
2
前 言 Preface 本课程的研究对象
从宏观上和微观上研究固体的各种物理性质， 阐明其规律性。 是理论与实验紧密结合的学科。 是物理学最主要的分支学科，是材料科学的基 础之一。 研究对象种类繁多，主要有金属、无机半导体、 无机绝缘体、非晶固体和有机固体等。
希望：特殊方法，某些研究之必需
11
研究内容
7 样品制备 内容：适于分析的样品 薄膜样品制备 方法：不同的方法不同的样品制备
希望：满足实验需要
非常重要的实验环节，有时决定实验的成败。 透射电子显微镜
12
国内外现状
方法：多样性，一机多用 性能：逐步提高，精度改进 主要是由于原理发展和技术进步，科学和技术的关系 本课程中表现为理论与实验间的关系
理论与实验的关系
固体物理学的发展中各种实验方法和实验起着关键性 的作用。 粗略的统计表明，从事实验研究为主的人数和工作量 约占固体物理领域的三分之二以上。 对实验工作者的要求： 要有相当的理论素质，有坚实的物理基础和分析能 力．没有理论指导的实验相当于暗中摸索，没有实验基础 的理论是空中楼阁． 须有良好的实验能力和素养，须经过严格的实验训练.
通过本课程的学习，不但能增长见识，加深
对物理基本知识和概念的理解，更重要的是
可以得到教益，得到启迪，开拓眼界，培养
发现问题、分析问题和解决问题的能力 从前人成功的经验中汲取营养，用以指 导今后的科研工作，少走弯路。
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研究内容
研究内容：丰富多彩
主要有：晶体和非晶体的结构 晶格动力学 电子态及运动 各种元激发、杂质与缺陷 各种物理性质（力、热、声、光、电、磁） 表面和界面性质
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研究内容
研究对象和内容的多样性决定了研究实验方法的 多种多样。 几乎所有的物理实验手段都可用于固体物理实验 研究，从小型的一般实验室用仪器（光学显微镜） 到大型的实验装置（如：中子反应堆和同步辐 射）。 我们主要将重点放在一些常用的实验方法上。
希望：精度高
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研究内容
5 能谱方法 内容：原子和电子的状态和运动以及各种原激发 方法：光子或粒子与固体相互作用，观察频率响应 光谱、核磁共振谱、穆斯堡尔谱等 希望：准确
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研究内容
6 极端条件下的方法 内容：极低温(10-4-10-5K)、超高压(1Mbar)和 强磁场(103T)等 方法：超导研究 金刚石研究
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课程的性质
适合凝聚态物理、光学和材料物理与化学等专业学 生 主要进行概念和方法的阐述。 研究各种实验方法，包括基本原理、实验装置、实
验方法和应用。
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本课程的目的
学习本课程的主要目的是为掌握各种实验方法的适用范 围、分析内容与要求，了解其优缺点，掌握如何分析实 验结果。而不仅仅是为了如何操作仪器
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研究内容
主要实验方法分类
1 表面形貌分析： 内容：晶粒尺寸、表面形态、缺陷、各种畴结构
方法：光学显微镜、电子显微镜
场离子显微镜、扫描探针显微镜 希望：构分析 内容：研究原子和分子的排列，这是决定材料 各种物理性质的基本因素。 方法：基本方法是X射线、中子与电子衍射， 从衍射图样中分析材料的结构。 希望：高准确性
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研究内容
3 成分分析 内容：材料的化学成分和杂质成分 方法：X射线荧光分析、质谱分析、微探针 俄歇电子能谱仪、光电子谱仪等 希望：分析的含量低
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研究内容
4 宏观物理性质测量 内容：表征力、热、声、光、电、磁等性 质的基本物理量及其交叉(压电、热电、 光电、电光、磁阻、Hall效应等) 方法：丰富 光学方法：椭偏仪测光学常数
固体物理实验方法
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前 言 Preface
本课程研究的对象
本课程研究的内容
国内外现状简单评述
本课程是什么性质的课
本课程的目的 本课程的希望
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前 言 Preface 本课程的研究对象
从宏观上和微观上研究固体的各种物理性质， 阐明其规律性。 是理论与实验紧密结合的学科。 是物理学最主要的分支学科，是材料科学的基 础之一。 研究对象种类繁多，主要有金属、无机半导体、 无机绝缘体、非晶固体和有机固体等。
希望：特殊方法，某些研究之必需
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研究内容
7 样品制备 内容：适于分析的样品 薄膜样品制备 方法：不同的方法不同的样品制备
希望：满足实验需要
非常重要的实验环节，有时决定实验的成败。 透射电子显微镜
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国内外现状
方法：多样性，一机多用 性能：逐步提高，精度改进 主要是由于原理发展和技术进步，科学和技术的关系 本课程中表现为理论与实验间的关系