固体物理教学大纲课程名称固体物理课程性质专业必修课
《固体物理》课程教学大纲
《固体物理》课程教学大纲课程名称：固体物理课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标固体物理学是应用物理和物理类专业的一门基础课程，是继四大力学之后的一门基础且关键的课程。
主要内容是固体的结构及组成粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与运动规律，阐明固体的性能、用途以及其与微观图像的联系，以晶格振动、固态电子论和固体的能带理论为主要内容。
课程教学目标为：课程教学目标1：通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体微观结构和宏观性质的联系。
课程教学目标2：熟悉固体无论晶格结构，基本键和作用，晶格振动的物理图像，固体电子论和能带理论等基本概念和物理图像。
课程教学目标3：了解固体物理领域的一些新进展，为以后的专业课和研究生阶段学习打好基础。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求本课程教学的基本结构要求：本课程以晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带理论、金属和半导体电子理论、外场中晶体电子的运动规律为基本结构，内容有晶格周期性、晶格的对称性、晶体四种结合方式、简谐振动、声子、晶格振动的热容理论、晶格振动模式密度、布洛赫定理、弱周期场近似、紧束缚近似、能态密度、准经典运动、回旋共振、德哈斯-范阿尔芬效应、电子热容等。
执行本大纲应注意的问题：1.注意本课程与量子力学和热统的紧密联系，尤其是注意量子力学课程进度；2．注意讲清本课程中的基本概念和基本理论，在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点，并努力反映本学科的新成就，新动向；3．因学时有限，而内容较多，因此有一部分内容要求学生自学。
学生自学部位不占总学时，但仍然是大纲要求掌握内容。
学生自学部分，采用由教师提示，学生课后自学并提出问题，老师课后解答的方式；4．注重学生思考问题，培养学生思维和研究精神。
固体物理课程教学大纲
《固体物理》课程教学大纲一、《材料制备技术》课程说明（一）课程代码：08131007（二）课程英文名称：Solid State Physics（三）开课对象：物理系本科专业（四）课程性质：本课程是材料物理专业和应用物理专业的一门专业必修课。
（五）教学目的这是继大学物理以后基础且关键的一门课程。
通过本课程的学习，使学生了解晶体结构的基本描述、固体材料的宏观和微观特性，以及自由电子模型和能带理论等，掌握周期性结构固体材料的常规性质和处理方法，为以后专业课程的学习提供基础的知识。
（六）教学内容：基本内容有两大部分：一是晶格理论，二是固体电子理论。
晶格理论包括：晶体的基本结构及确定晶格结构的X光衍射方法；晶体中原子间的结合力和晶体的结合类型；晶格的热振动及热容理论；晶格的缺陷及其运动规律。
固体电子论包括：固体中电子的能带理论；金属中自由电子理论和电子的输运性质。
（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72学分数：4（八）教学方式：课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明：考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章晶体的几何教学要点：通过本章的教学使学生初步了解晶体几何学的基本知识，掌握晶格、晶面、晶向等基本概念，对点群和对称性有一定的了解。
教学时数：12教学内容：第一节：晶格及其周期性第二节：晶向、晶面和它们的标志第三节：晶体的宏观对称和点群第四节：晶格的对称性考核要求：1.理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别（领会）2.掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解对称性和点阵的基本类型（识记）3.了解简单的晶体结构（识记）4.掌握倒易点阵和布里渊区的概念，能够熟练地求出倒格子矢量和布里渊区（应用）第二章晶体的结合教学要点：了解晶体的基本结合形式，掌握原子的负电性的基本原理，能熟练计算离子晶体的结合能。
固体物理教学大纲课程名称固体物理课程性质专业必修课
固体物理教学⼤纲课程名称固体物理课程性质专业必修课《固体物理》教学⼤纲⼀、课程名称：固体物理⼆、课程性质：专业必修课三、课程教学⽬的：（⼀）课程⽬标：通过固体物理学课程的学习，使学⽣树⽴起晶体内原⼦、电⼦等微观粒⼦运动的物理图像及其有关模型，掌握晶体内微观粒⼦的运动规律及其与晶体宏观性能的物理联系，深刻理解晶体宏观性能的微观物理本质，为进⼀步学习和研究固体物理学各种专门问题及相关领域的内容建⽴初步的理论基础。
（⼆）教学⽬标：第⼀章晶体结构【教学⽬标】通过本章的教学，使学⽣了解晶格结构的实例、⾮晶态和准晶态的特征；理解和掌握晶体结构的周期性特征及其描述⽅法；理解和掌握晶体结构的对称性特征及其描述⽅法；理解和掌握倒格⼦的定义及其与正格⼦的关系；熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。
借助于多媒体展⽰，使学⽣建⽴起晶体结构特征的直观图像。
第⼆章晶体的结合【教学⽬标】通过本章的教学，使学⽣了解晶体结合⼒的⼀般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元素和化合物晶体结合的规律性；掌握离⼦晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德⽡⽿斯晶体的结合能、体积弹性模量的计算。
在教学中，能够使学⽣认识到吸引与排斥的⽭盾的差别和对⽴统⼀是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学⽣的辩证思维能⼒。
第三章晶格振动与晶体的热学性质【教学⽬标】通过本章的教学，能够使学⽣理解简谐近似、格波概念、声⼦概念；理解玻恩-卡曼边界条件；了解三维格波的⼀般规律、晶格振动的⾮简谐效应；了解确定晶格振动谱的实验⽅法；掌握⼀维单原⼦、双原⼦晶格振动的格波解与⾊散关系；掌握晶格振动模式密度的计算⽅法；理解晶格热容量的量⼦理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态⽅程。
结合例题分析和习题训练，提⾼学⽣分析问题和解决问题的能⼒。
第四章能带理论【教学⽬标】通过本章的教学，使学⽣能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布洛赫定理及其推论的证明，掌握晶体能带的基本特征；熟悉克龙尼克—潘纳模型的求解与结论；熟悉布⾥渊区、费⽶⾯等基本概念；了解平⾯波⽅法、赝势⽅法；掌握近⾃由电⼦近似⽅法及其结论；掌握紧束缚近似⽅法的运⽤；掌握能态密度的计算⽅法。
长安大学《固体物理》课程教学大纲
长安大学《固体物理》课程教学大纲一、基本信息课程编码：X1202030英文名称：Solid Physics授课语言：汉语学分：3学时：54学时（授课54，实验0，上机0，课外0）适用对象：物理学、电子和材料类专业课程性质：专业基础必修课先修课程：高等数学、大学物理等。
开课院系：理学院应用物理系使用教材或讲义：主教材：《固体物理》，朱建国主编，科学出版社，2016年12月第三次修订版。
辅助教材：方俊鑫陆栋，《固体物理学》（上册），上海科学技术出版社，2016年12月参考教材：1、阎守胜，《固体物理基础》，北京大学出版社2003年8月第二版2、陆栋蒋平徐至中，《固体物理学》，上海科学技术出版社，2013年6月二、课程简介《固体物理》是物理学、电子和材料类专业的一门专业选修课。
固体物理学是研究固体的结构，及组成粒子之间相互作用与运动规律，以阐明固体性能和用途的学科，以固态电子论和固体的能带理论为主要内容。
通过本课程的教学，帮助学生掌握理想晶体的各种结构和分类，研究固体中原子和电子的运动规律，固体电子论和能带理论，从而考虑缺陷和杂质的影响，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法。
阐述固体物理领域中的一些新进展和固体物理新兴领域中的一些基本概念。
培养学生固体物理基础知识，并为学习半导体物理、凝聚态物理、材料物理等科学打好基础。
三、课程任务、目的与要求固体物理主要研究固体的微观结构与性能及有关问题的科学，它也是一门以实验为主，理论基础性很强的学科。
自从十九世纪初以来，由于科学和生产技术的发展，人们认识慢慢地从宏观领域转向微观领域，开始探索物质的微观结构和规律，发现物质所表现出来的宏观现象取决于微观机制。
本课程的任务是使学生了解人们在物质微观领域研究中所努力。
通过本课程的学习，使学生了解宏观现象之间的本质内在的联系，深刻理解晶格动力学理论在解释宏观规律的成功之处，理解能带理论在一定条件下有效性。
理解固体内部原子之间结合力的综合性质与复杂结构关系，进一步理解缺陷形成和运动以及结构变化的规律。
固体物理课程教学大纲
固体物理课程教学大纲一、课程目标本课程旨在帮助学生全面理解和掌握固体物理学的基本概念、原理和方法，培养学生在实际问题中运用固体物理知识进行分析和解决问题的能力。
二、课程内容1. 固体物理学的基本概念1.1 固体物质的结构特点1.2 离子晶体、金属晶体和共价晶体的结构及其特征1.3 各种晶格结构的几何和物理性质2. 固体物理的热学性质2.1 热传导及固体的热导率2.2 固体的热膨胀及其应用2.3 热容与固体热力学性质2.4 固体的热导电和热辐射现象及其应用3. 固体物理的电学性质3.1 电导率与导体的性质3.2 半导体物理学基础3.3 超导体的基本原理和应用3.4 介电材料的特性和应用4. 固体物理的光学性质4.1 固体的吸收、散射和透射4.2 衍射和干涉现象及其应用4.3 光导纤维和光波导的原理和应用5. 固体物理的量子力学性质5.1 电子能带理论和晶体中的能带结构5.2 固体中的声子和声子态密度5.3 固体中的磁性和费米液体理论6. 固体物理的其他专题6.1 固体中的输运现象与能带理论6.2 固体材料的结构调控与性能优化6.3 纳米材料与纳米结构的物理特性6.4 固体物理在材料科学和工程中的应用三、教学方法1. 理论授课：通过演示、图例和实例解释固体物理学的基本概念和原理，让学生掌握科学的基本理论知识。
2. 实验教学：设计相关的实验，让学生亲自操作、观察和分析实验现象，培养学生实验动手和思维的能力。
3. 讨论与互动：组织学生讨论、合作和演示，提升学生的团队合作和表达能力。
4. 综合案例分析：引导学生关注固体物理学在实际问题中的应用，进行实际案例分析和解决方案的探讨。
四、考核方式1. 平时表现：包括课堂参与、作业提交和实验报告等。
2. 学术论文：要求学生完成一篇固体物理学相关的学术论文，包括文献综述、实验设计和数据分析等。
3. 期末考试：通过笔试形式考察学生对固体物理学知识的掌握程度和应用能力。
课程名称固体物理学
《固体物理》教学大纲课程编号：06407215一、课程性质、目的及开课对象（一）课程性质：专业课（二）教学目的：固体物理学是高等师范院校物理系的理论课程，学习固体物理的主要目的是为进一步学习凝聚态物理提供必要的基础知识，通过本课程的学习了解晶体的结构，晶体的结合，晶格振动与能带理论等固体物理学基础知识。
（三）开课对象：物理系物理学专业、本科生一、先修课程量子力学、热力学统计物理二、教学方法与考核方式（一）教学方法：讲授式为主（二）考核方法：考试三、学时数分配54学时，教学内容中带 * 号部分属学生了解内容，可根据情况要求学生课外阅读.四、教学内容与学时第一章晶体结构（16学时）§1.1 一些晶格的实例（1学时）§1.2 晶格的周期性（2学时）§1.3 晶向、晶面和它们的标志（2学时）§1.4 倒格子（2学时）§1.5 晶体的宏观对称性（2学时）§1.6 点群（2学时）§1.7 晶格的对称性（2学时）§1.8 晶体表面的几何结构（2学时）*§1.9非晶态材料的结构*§1.10 准晶态习题（1学时）[本章重点、难点]重点：晶格的周期性、倒格子、晶体的宏观对称性、点群、晶格的对称性难点：倒格子、点群[学生掌握要点]晶体特征、空间点阵，晶格的周期性、基矢，原胞、晶胞，晶列、晶面指数，倒格子原胞（布里渊区）第二章固体的结合（8学时）§2.1 离子性结合（ 2学时）§2.2 共价结合（ 2学时）§2.3 金属性结合（ 1学时）§2.4范得瓦耳斯结合（1学时）§2.5 元素和化合物晶体结合的规律性（2学时）[本章重点、难点]重点：离子性结合、共价结合、元素和化合物晶体结合的规律性难点：共价结合的成键态和反键态[学生掌握要点]晶体的结合类型、结合力的一般性质、非极性分子和离子晶体的结合能、离子半径、元素和化合物晶体结合的规律性第三章晶格振动与晶体的热学性质（14学时）§3.1 简谐近似和简正坐标（1学时）§3.2 一维单原子链（2学时）§3.3 一维双原子链声学波和光学波（2学时）§3.4 三维晶格的振动（2学时）§3.5 离子晶体的长光学波（2学时）*§3.6 确定晶格振动谱的实验方法*§3.7 局域振动§3.8 晶格热容的量子理论（2学时）§3.9 晶格震动模式密度（1学时）*§3.10 晶格的状态方程和热膨胀*§3.11 晶格的热传导习题（2学时）[本章重点、难点]重点：一维晶体振动模式的色散关系、晶格振动的量子化、声子的概念、爱因斯坦模型和德拜模型难点：晶格振动的量子化、声子的概念。
固体物理学课程教学大纲
固体物理学课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：固体物理学所属专业：理学专业课程性质：专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务；课程简介：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。
本课程以点阵及晶体对称性为主线，以周期结构中的波动问题贯穿固体物理的整个教学内容。
基本目标与任务：1.掌握包括对点阵及晶体对称性的定义、表征和检测，以及在晶体中物质的运动规律；2.在掌握知识架构的同时，对固体物理中处理多体问题的方法及其局限性有所了解，并了解一些重要概念的实验探测；3.获得在本门课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力；4.为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程：《理论力学》、《电动力学》、《热力学统计物理》、《量子力学》以及《数学物理方法》关系：《理论力学》、《电动力学》、《热力学统计物理》、《量子力学》以及《数学物理方法》是固体物理学的数学基础和物理基础，固体物理学在此先修课程的基础上系统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。
（四）教材与主要参考书。
选用教材：基泰尔，固体物理导论（第八版）。
主要参考书：1.黄昆、韩汝琦，固体物理学，高等教育出版社2.Neil W. Ashcroft、N.David Mermin，Solid state Physics3.刘友之、聂向富、蒋生蕊，固体物理学习题指导二、课程内容与安排绪论第一章晶体结构第一节原子的周期性阵列第二节晶格的基本类型第三节晶面指数系统第四节简单晶体结构第二章晶体衍射和倒格子第一节晶体衍射第二节散射波振幅第三节布里渊区第四节结构基元的傅里叶分析第三章晶体结合与弹性常量第一节晶体结合的基本形式第二节惰性元素晶体（分子晶体）第三节离子晶体第四节共价晶体第四章声子（I）：晶格振动第一节单原子结构基元情况下的晶格振动第二节基元中含有两个原子的情况第三节弹性波的量子化第四节声子动量第五节声子引起的非弹性散射第五章声子（II）：热学性质第一节声子比热容第二节非谐晶体相互作用第三节导热性第六章自由电子费米气第一节自由电子费米气的物理模型第二节能级和轨道第三节电子气的比热容第四节电导率和欧姆定律第五节电子在外加磁场中的运动第六节金属热导率第七章能带第一节近自由电子模型第二节布洛赫定理第三节克勒尼希-彭尼模型第四节电子在周期性势场中的波动方程第五节能带图示法第六节金属与绝缘体第八章半导体晶体第一节运动方程第二节有效质量第三节回旋共振第四节本征载流子浓度第五节杂质导电性第九章费米面和金属第一节费米面构图法第二节电子在恒定磁场下的运动轨道第三节等能面与轨道密度第四节紧束缚近似第五节费米面研究中的实验方法（一）教学方法与学时分配采用以课堂讲授为主、结合习题讨论和随堂提问的方法，促进学生认真听讲及课后复习整理。
固体物理教学大纲
《固体物理》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号:13103104课程类别:专业核心课程适应专业:材料物理总学时:64学时总学分:3学分课程简介:固体物理学是研究固体的结构及其组成粒子之间相互作用与运动规律的学科,也是材料物理的重要基础课程。
固体物理学研究的对象是由大量粒子组成的复杂系统。
这些大量粒子之间存在着复杂的相互作用,但同时也包含了丰富的物理现象。
对于这种复杂的系统,人们必须作近似处理,找出描述某种现象的物理本质。
这对学生的抽象、假设、创造力的培养是非常重要的。
授课教材:《固体物理学》,黄昆、韩汝琦,高等教育出版社,1988,1996年获国家科学技术进步二等奖、全国第二届优秀教材特奖参考书目:[1]《固体物理引论》,基特耳著、万纾民等译,人民教育出版社,1962年。
[2]《固体物理学》,H.E.Hall,刘志远等译,高等教育出版社,1983年。
[3]《固体物理学》,谢希德等,上海科学技术出版社,1961年。
[4]《固体物理学》,顾秉林、王喜坤,清华大学出版社,1989年。
[5]《固体物理》,徐毓龙、阎西林,西安电子科技大学出版社,1990年。
[6]《固体物理学》,陈长乐,西北工业大学出版社出版,2000年。
二、课程教育目标固体物理学是物理学中的重要分支,本课程是材料物理学的基础理论课,是物理专业及其相近专业非常重要的基础课、必修课。
课程强调对固体物理学的科学方法、物理图象的理解。
学生通过本课程的学习要求掌握固体物理学的基本概念、基本模型和方法,了解它们在各类技术中的应用,为进一步学习专业课,为毕业后从事科研和高新技术工作打下坚实的基础。
三、教学内容与要求第一章晶体结构教学重点:晶体结构,空间点阵,倒移点阵晶向、晶面指数教学难点:倒格子,晶体对称操作教学时数:10学时教学内容:一些晶格的实例,晶格的周期性,晶向、晶面和它们的标志,倒格子,晶体的宏观对称性。
教学方式:课堂讲授教学要求:(1)掌握晶体的空间点阵,晶体基矢的表达,倒易点阵,晶面、晶向的概念以及正点阵和倒移点阵的关系。
【教学大纲】固体物理
《固体物理》课程教学大纲I课程实施细则一、教师信息主要研究邻域：凝聚态物理。
二、课程基本信息课程名称（中文）：固体物理课程名称（英文）：Introduction to Solid State Physics课程性质：□通识必修课□通识选修课□专业必修课■专业方向课■专业拓展课□实践性环节课程类别*：■学术知识类□方法技能类□研究探索类□实践体验类课程代码：12103001 12300781周学时：3总学时：48学分: 3先修课程：数学物理方法、量子力学、热力学与统计物理、矢量分析和线性代数授课对象：应用物理学、物理学（师范）本科三年级学生三、课程简介固体物理是物理系的一门专业限选课，它面向大三学生，是较为综合的课程。
固体物理学是材料和器件物理的重要理论基础，在对物理学中的较为具体的问题进行研究的过程中，它发展起来一整套科学概念、理论模型和研究方法，这些不仅对于学生获取有关学科的基础知识，而且对于培养学生科学思维，训练学生解决具体问题的能力等方面都是非常有益的。
主要内容包括：晶体结构、晶体结合、晶体振动和晶体的热学性质、能带理论、金属电子论等。
四、课程目标通过本课程的学习, 使学生学习和掌握固体的基本结构和固体宏观性质的微观本质, 学习和掌握处理微观粒子运动的理论方法，掌握运用能带理论分析晶体中电子性质的处理方法。
五、教学内容与进度安排第一章晶体结构教学内容第1章晶体结构1．1 晶体的宏观特性1．2 空间点阵1．3 晶格的周期性1．4 密堆积与配位数1．5 几种典型的晶体结构1．6 晶向指数与晶面指数1．7 晶体的宏观对称性1．8 晶体的微观对称性1．9 倒格子1．10 晶体结构的实验确定1．11 准晶教学目标了解晶体的特征、空间点阵、空间群。
掌握晶格周期性、原胞、基矢。
掌握典型的晶格结构、密堆积以及配位数计算。
掌握晶向、晶面、密勒指数。
掌握倒格子空间、倒格矢，正、倒格子基矢的变换，能够计算原胞体积、面间距。
《固体物理学》教学大纲
《固体物理学》教学大纲课程代码：NANA3012课程名称：固体物理学英文名称：Solid State Physics课程性质：专业核心课学分/学时：4/72考核方式：闭卷考试开课学期：5适用专业：纳米器件技术先修课程：量子力学，大学物理后续课程：光电器件技术开课单位：纳米学院选用教材：《固体物理学》；作者：黄昆原著；韩汝琦改编；出版社：高等教育出版社一、课程目标通过本课程的理论教学和实验训练，使学生具备下列能力：1.掌握固体物理学中的基本概念，能够在科学论文阅读和科学实验中辨识出其应用的固体物理学基本概念。
（支撑毕业要求指标点1-1）2.能根据固体物理学中的基本概念和定理，对固体中常见的物理现象进行分析和定量化求解。
（支撑毕业要求指标点1-2）3. 能根据固体物理学中的基本概念和定理，对固体状态的纳米材料的关键物理性能指标进行评价，进而对纳米科技领域的复杂物理问题进行预测与模拟。
（支撑毕业要求指标点2-1）二、教学内容主要包含四部分：固体的晶体结构及晶体结合；固体的晶格振动；固体的电子结构。
1. 固体的晶体结构的主要内容包括：布拉伐格子，晶体系统分类，晶面及晶向，倒格矢，布里渊区，X光衍射，晶体的结合类型，不同类型的晶体结合中的力及势能特征等。
要求学生：（1）能理解并熟练掌握晶体结构及晶体结合的基本概念；（2）掌握晶面及晶向的相关计算，掌握晶体结合能的相关定理及公式的应用及计算；（3）掌握X光衍射的实验原理，会解释纳米结构的X光衍射图谱。
2. 固体的晶格振动的主要内容包括：一维单原子链的简谐振动，一维双原子链的简谐振动，声子，声子振动的色散关系，声学声子与光学声子，表面声子激元等要求学生：（1）能理解并熟练掌握晶格振动的基本概念，特别是声子；（2）掌握一维单原子链及一维双原子链简谐振动的色散关系的推导；（3）掌握表面声子激元的实验原理，会解释纳米结构的表面声子激元光谱。
3. 固体的电子结构的主要内容包括：布洛赫定理，费米能级，费米面，能带及能带结构，自由电子模型，表面等离激元等要求学生：（1）能理解并熟练掌握固体电子结构的基本概念，特别是费米能级和能带结构；（2）掌握布洛赫定理的推导，费米能级的相关计算；（3）掌握表面等离激元的实验原理，会解释纳米结构的表面等离激元光谱。
《固体物理》课程教学大纲
《固体物理》课程教学大纲课程代码：ABCL0512课程中文名称：固体物理课程英文名称：Solid State Physics课程性质：必修课程学分数：3.5课程学时数：56授课对象：新能源材料与器件本课程的前导课程：《高等数学》、《量子力学》、《材料科学基础》。
一、课程简介固体物理是研究固体的结构及其组成粒子（原子、离子、电子等）之间相互作用与运动规律，以阐明其性能和用途的学科。
本课程的任务是通过各种教学环节，使学生掌握固体物理、晶体学方面的基础知识，获得材料学科基础而广泛的理论知识，对相关材料的物理性能和结构之间的联系有基本的概括和了解。
二、教学基本内容和要求第一章晶体结构教学内容：固体的宏观性质及固体物理学的发展史；课程特点及教学内容安排，固体物理学原胞和结晶学原胞的定义，晶格实例，晶格的周期性，晶向、晶面，倒格子和布里渊区，晶体的对称性。
教学要求：（1）了解晶体的宏观性质以及常见晶体结构的原子组成和结构特点；（2）熟悉立方晶系中的三种布拉菲格子；（3）掌握立方晶系晶向和晶面的表示方法；（4）掌握点对称操作的格点分布规律（5）了解倒格子和布里渊区的定义教学重点、难点：重点：原胞、晶胞和晶格的区别、几种典型的晶体结构实例、晶向指数和晶面指数、晶体的对称性、倒格子和布里渊区。
难点：固体物理学原胞和结晶学原胞、晶体结构和晶格之间的联系、密堆积结构、倒格子基本性质及其证明。
第二章晶体的结合教学内容：分子晶体、离子晶体、共价晶体、金属晶体和氢键结合晶体的结合力及其特点，分子晶体和离子晶体的势能U(r)表达式求解，原子和离子半径。
教学要求：。
固体物理学教学大纲
固体物理学教学大纲一、课程概述固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构及其相互关系的学科。
它是物理学的一个重要分支，对于理解材料的性质、开发新材料以及推动现代科技的发展具有重要意义。
本课程旨在为学生提供固体物理学的基本概念、理论和方法，使学生能够理解固体的结构、晶格振动、电子态、电导、热导等物理性质，并能够运用所学知识解决实际问题。
二、课程目标1、使学生掌握固体物理学的基本概念和基本理论，包括晶体结构、晶格振动、晶体结合、能带理论、电导理论等。
2、培养学生运用固体物理学的基本理论和方法分析和解决实际问题的能力。
3、使学生了解固体物理学的前沿研究领域和发展动态，培养学生的科学思维和创新能力。
三、课程内容1、晶体结构晶格的周期性和对称性晶体的布拉菲晶格和原胞晶体的倒格子和布里渊区常见晶体结构的特点和实例2、晶格振动一维单原子链和双原子链的晶格振动晶格振动的量子化和声子固体的比热理论晶格振动的光学性质3、晶体结合离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体的结合类型和特点晶体结合能的计算元素和化合物晶体结合的规律4、能带理论布洛赫定理近自由电子近似和紧束缚近似能态密度和费米面导体、半导体和绝缘体的能带结构5、电导理论金属电导的经典理论和量子理论半导体的电导特性霍尔效应和磁阻6、热导理论固体热导的机制热导率的计算和影响因素7、晶体的缺陷点缺陷、线缺陷和面缺陷的类型和特点晶体缺陷对材料性能的影响8、固体的磁性原子磁矩和物质磁性的分类铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性的特点和理论磁畴和技术磁化四、教学方法1、课堂讲授讲解固体物理学的基本概念、理论和方法，通过多媒体教学手段展示晶体结构、能带结构等抽象概念，帮助学生理解。
结合实际例子和科研成果，阐述固体物理学在材料科学、电子学等领域的应用，激发学生的学习兴趣。
2、课堂讨论针对一些重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，鼓励学生发表自己的见解，培养学生的思维能力和创新能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《固体物理》教学大纲一、课程名称：固体物理二、课程性质：专业必修课三、课程教学目的：（一）课程目标：通过固体物理学课程的学习，使学生树立起晶体内原子、电子等微观粒子运动的物理图像及其有关模型，掌握晶体内微观粒子的运动规律及其与晶体宏观性能的物理联系，深刻理解晶体宏观性能的微观物理本质，为进一步学习和研究固体物理学各种专门问题及相关领域的内容建立初步的理论基础。
（二）教学目标：第一章晶体结构【教学目标】通过本章的教学，使学生了解晶格结构的实例、非晶态和准晶态的特征；理解和掌握晶体结构的周期性特征及其描述方法；理解和掌握晶体结构的对称性特征及其描述方法；理解和掌握倒格子的定义及其与正格子的关系；熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。
借助于多媒体展示，使学生建立起晶体结构特征的直观图像。
第二章晶体的结合【教学目标】通过本章的教学，使学生了解晶体结合力的一般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元素和化合物晶体结合的规律性；掌握离子晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量的计算。
在教学中，能够使学生认识到吸引与排斥的矛盾的差别和对立统一是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学生的辩证思维能力。
第三章晶格振动与晶体的热学性质【教学目标】通过本章的教学，能够使学生理解简谐近似、格波概念、声子概念；理解玻恩-卡曼边界条件；了解三维格波的一般规律、晶格振动的非简谐效应；了解确定晶格振动谱的实验方法；掌握一维单原子、双原子晶格振动的格波解与色散关系；掌握晶格振动模式密度的计算方法；理解晶格热容量的量子理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态方程。
结合例题分析和习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。
第四章能带理论【教学目标】通过本章的教学，使学生能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布洛赫定理及其推论的证明，掌握晶体能带的基本特征；熟悉克龙尼克—潘纳模型的求解与结论；熟悉布里渊区、费米面等基本概念；了解平面波方法、赝势方法；掌握近自由电子近似方法及其结论；掌握紧束缚近似方法的运用；掌握能态密度的计算方法。
通过周期势场中单电子布洛赫波的多种求解方法的学习与练习，使学生具有进一步研究与探索固体电子理论的能力。
第五章晶体中电子在电场和磁场中的运动【教学目标】通过本章教学，使学生了解在准经典近似下晶体中的电子在均匀外电场与磁场中的运动规律；熟悉平均速度、有效质量、准动量、空穴等概念；理解导体、半导体、绝缘体的能带论解释；掌握运用电子准经典近似的动力学方程讨论晶体中的电子在电场与磁场中运动问题的方法。
第六章晶体中的缺陷和扩散【教学目标】通过本章的教学，是学生了解晶体缺陷的基本类型；理解缺陷对晶体宏观性质的影响；了解位错、空位、间隙原子等缺陷的特征；了解肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷的数目统计；了解固体中的扩散现象及其对固体宏观性质的影响。
四、教学原则与教学方法《固体物理》是物理学专业四年级学生的一门课程必修课程，根据大四学生的特点，教师以启发性教学为主，充分发挥学生在学习中的主观能动性，教学中坚持教师的主导作用与学生的主体作用相协调的原则。
在教学中利用直观教具模型以及多媒体教学手段，努力提高教学效果和教学质量，使学生系统地掌握固体物理的基本概念、基本规律和基本方法。
坚持实践、理论、再实践、再理论的原则，在教学中采取从现象出发，总结实验规律，应用简单模型，解释现象的方法，从而使学生的分析问题和解决问题的能力以及创造性思维的能力得到进一步的提高。
五、课程总学时：58学时六、课程教学内容要点（一）教学内容和学时分配第一章晶体结构(建议学时：10学时)一、绪论 (建议学时：1学时)1、固体物理学的研究对象、内容及其方法2、固体物理学的发展概况、地位与作用二、晶体结构 (建议学时：9学时)§1.1 一些晶格的实例简立方晶格、体心立方晶格、面心立方晶格、六角密排晶格、金刚石晶格、NaCl 晶格、CsCl晶格、闪锌矿晶格、钙钛矿晶格§1.2 晶格的周期性1. 原胞和基矢、W-S原胞2.原胞与单胞（晶胞）3.简单晶格与复式晶格4.晶格点阵的数学表述5.例子§1.3 晶向、晶面和它们的标志1. 晶向与晶向指数2.晶面与晶面指数、密勒指数§1.4 倒格子1.倒格子基矢2.倒格子的导出、傅里叶变换3.倒格子与正格子的关系§1.5 晶体的宏观对称性1.对称操作及其数学性质2.立方体、正四面体、正六角柱的对称操作3.对称操作群4.晶体的宏观对称性与宏观物理性质§1.6 点群1. 对称素2. 32种点群§1.7 晶体的对称性与晶格点阵分类1.七个晶系2.十四种布拉伐格子3.空间群简介内容要点：1、基本概念：布喇菲点阵，初基原胞，惯用原胞，W--S原胞，倒格子2、重点：正倒格子的几何关系，晶格的傅里叶变换，晶面和晶向指数的标志方法，晶体结构的周期性特征及其描述方法、晶体结构的对称性特征及其描述方法3、难点：倒格子及其与正格子的关系。
第二章晶体的结合(建议学时：6学时)§2.1 离子性结合1.结合力的一般性质2.离子晶体的吸引能、马德隆常数3.离子晶体的排斥能、内能4.离子晶体的体积弹性模量、结合能§2.2 共价结合1. 成键态与反键态2.共价结合的饱和性与方向性3.sp杂化§2.3 金属性结合1. 价电子的“共有化”2. 金属的基本性质3. 与其它类型结合的比较§2.4 范德瓦耳斯结合1. 范德瓦耳斯力的几种形式2.Lennard-Jones势3.范德瓦耳斯晶体的内能、结合能、体积弹性模量。
§2.5元素和化合物晶体结合的规律性1. 负电性2.元素晶体结合的规律性3.化合物晶体结合的规律性内容要点：1. 基本概念：氢键，负电性，结合能，相互作用能2. 重点：晶体结合的一般规律、离子晶体的结合能、范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量，计算离子晶体的结合能的方法，计算马德隆常数的Evjen单胞法，计算分子晶体的结合能的方法。
3. 难点：共价结合与sp 杂化、体积弹性模量、范德瓦耳斯晶体的结合能第三章晶格振动与晶体的热学性质(建议学时：12学时)§3.1 简谐近以和简正坐标1.简谐近似2.简正坐标与振动模3.独立谐振子系统的量子力学解§3.2一维单原子链1.简谐近似与动力学方程2.格波解及其物理意义3.玻恩-卡曼边界条件与波矢的取值4.色散关系5.长波近似6.简正坐标7.格波量子化8.声子概念§3.3一维双原子链声学波与光学波1.动力学方程与格波解2.色散关系3.边界条件与波矢的取值4.声学波与光学波§3.4 三维晶格的振动1.三维格波解及一般特性2.波矢数与模式数3.声子概念及声子的准动量§3.5 离子晶体的长光学波1.黄昆方程2.长光学横波与纵波3.长光学波振动的原子理论4.离子晶体的光学性质5.极化激元§3.5 确定晶格振动谱的实验方法1.能量守恒与准动量守恒2.中子非弹性散射3.光的散射§3.7 晶格振动模式密度1.晶格振动模式密度的定义2.模式密度的计算3.例子§3.8 晶格热容的量子理论1.晶格热容量2.爱因斯坦模型3.德拜模型§3.9 晶格的状态方程（机动）1.晶格振动的自由能2.格林爱森近似与晶格状态方程内容要点：1.基本概念：声学波，光学波，声子，频率分布密度2.重点：格波概念、声子概念、一维单（双）原子晶格的振动及其色散关系、晶格振动模式密度的计算、晶格热容量、晶格状态方程3.难点：三维格波的一般规律、色散关系、模式密度、利用周期性边界条件确定波矢数，求频率分布密度，利用爱因斯坦模型和德拜模型解释固体的比热4.第四章能带理论(建议学时：12学时)§4.1 布洛赫定理1.能带理论的基本思想与方法2.平移算符与布洛赫定理3.布洛赫定理的若干推论与晶体能带的基本特征§4.2 近自由电子近似（一维周期场）1.模型与微扰计算2.能带与带隙3.能区图式§4.3 近自由电子近似（三维周期场）1.模型与微扰计算2.布里渊区3.布里渊区与能带§4.4赝势方法1.赝势2.赝势方法§4.5紧束缚近似（原子轨道线性组合法）1.模型与微扰计算2.原子能级与晶体能带的对应3.瓦尼尔（Wannier）函数4.例子§4.6能态密度和费米面1.能态密度2.等能面3.费米面§4.7 表面电子态（机动）1.模型与计算2. 表面态的波函数内容要点：1.基本概念：能带，费米面，Bloch波，晶体中电子的速度，加速度，有效质量，空穴2. 重点：布洛赫定理与布洛赫波、晶体能带的基本特征、自由电子近似、紧束缚近似、能态密度、布里渊区3. 难点：布洛赫定理及其推论；紧束缚近似方法；利用能带理论解释导体、半导体与绝缘体第五章晶体中电子在电场和磁场中的运动(建议学时：12学时)§5.1 准经典运动1. 波包与平均速度2.动力学方程与准动量3.加速度与有效质量§5.2 恒定电场作用下电子的运动1. 一维运动的例子2. 讨论§5.3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释1. 满带电子2. 导体与非导体的模型3. 近满带与空穴§5.4 在恒定磁场中电子的运动回旋共振1. 恒定磁场中电子的准经典运动2.自由电子情况的量子理论3.电子的有效质量近似4.回旋共振（机动）§5.5 德·哈斯—范·阿尔芬效应（机动）1. 德·哈斯—范·阿尔芬效应2. 二维自由电子气模型3. 三维自由电子气模型4. 应用举例内容要点：1.基本概念：晶体中电子的速度，加速度，有效质量，空穴2. 重点：平均速度、有效质量、准动量、导体半导体绝缘体的能带论解释、电子准经典近似的动力学方程3. 难点：波包、有效质量、空穴的特性第六章晶体中的缺陷和扩散(建议学时：6学时)§6.1晶体的一般缺陷类型1.点缺陷2.线缺陷3.面缺陷§6.2位错1.刃位错2.螺位错3.一些重要现象§6.3空位、间隙原子的运动和统计平衡1. 空位与间隙原子2.间隙原子的运动3.肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷4.空位和间隙原子的数目§6.4扩散和原子布朗运动（机动）1.费克第一定律2.扩散系数3.布朗运动内容要点：1.基本概念：点缺陷；线缺陷；面缺陷；位错2.重点：位错、空位及间隙原子等缺陷的基本特征、肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷的数目统计3. 难点：位错、固体中的扩散七、课程的实践教学环节要求八、使用教材与教学参考书目（一）使用教材黄昆原著韩汝琦改编，《固体物理学》，高等教育出版社，1988年10月第1版（二）教学参考书目1、方俊鑫陆栋，《固体物理学》（上册），上海科学技术出版社，1980年12月第1版2、阎守胜，《固体物理基础》，北京大学出版社2003年8月第二版3、陆栋蒋平徐至中，《固体物理学》，上海科学技术出版社，2003年12月第1版4、胡安章维益，《固体物理学》，高等教育出版社，2005年6月第1版5、Kittle C. Introduction to SolidState Physics. 5th Edition. J.Wiley and Sons, New York, 1976. 杨顺华等译，固体物理导论，科学出版社,1979年2月第1版九、课程考试与评估由课堂提问、期中考试、作业、闭卷考试、考勤等综合评定成绩。