固体物理课程教学大纲(0740734016)

《固体物理学》课程简介

课程内容：

《固体物理学》是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科. 它是应用物理学的专业基础课、必修课.

固体物理学是研究固体的结构及组成粒子之间的相互作用与运动规律的学科，阐明固体的性能和用途，尤其以固态电子论和固体的能带理论为主要内容。通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论，以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展. 要求学生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，能够熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力.

本课程内容主要包括：晶体结构，固体的结合，晶格振动，晶格缺陷，固体电子论，能带理论

Brief Introduction

Course Description:

Solid State Physics is one strong branch course of physics for its abundant contents and wide application.

It is a basic or compulsory course of Applied Physics. The subject focuses on the relationship between the solid microstructure and particles and the law of their motion. The subject illustrates the solid properties and application, especially solid state theory and band theory. Through all teaching course, students can understand basic description of crystal structure, solid state theory, band theory and the effect of defect, impurity, surface and interface on material properties. Through the teaching course, students can master the general quality and method of periodic structural solid materials. And the students can know the advanced development in solid state physics fields. The students are required to penetrate with basic conception, make clear physical image, master basic physical method skillfully and fall to work on analyzing and solving problem by using the learned knowledge synthetically.

The main sections of this course: crystal structure, binding of solid, lattice vibration, lattice defect, solid electronic theory, band theory.

一、教学内容

第一章晶体结构

1.1 晶体的周期性

1.2 倒格子

1.3 晶体的对称性

1.4 晶体表面的集合结构

1.5 晶体表面的几何结构

教学重点：掌握晶体结构的特点，理解空间点阵概念，理解倒易点阵，掌握晶向及晶面指数.

教学难点：晶体对称操作，点群，空间群.

第二章晶体中的衍射

2.1 衍射波的波幅与强度

2.2 晶体的倒格子和布里渊区

2.3 晶体的衍射条件

2.4 原子散射因子和几何结构因子

教学重点：掌握晶体的衍射条件，理解几何结构因子.

教学难点：布里渊区，几何结构因子.

第三章晶体的结合

3.1 内聚能与晶体的力学、热学性质

3.2 离子结合与离子晶体

3.3 范德瓦耳斯结合与分子晶体

3.4 共价结合与共价晶体

3.5 金属结合与金属晶体

3.6 氢键结合与氢键晶体

教学重点：掌握离子结合，掌握范德瓦耳斯结合，掌握共价结合，了解内聚能与晶体的力学热学性质.

教学难点：离子晶体的几何结构，离子晶体的内聚能.

第四章晶格振动与晶体的热学性质

4.1 一维单原子链

4.2 一维双原子链

4.3 离子晶体的光频模与电磁波耦合

4.4 晶格比热

教学重点：掌握一维单原子链，掌握一维双原子链的振动，理解格波的量子，理解爱因斯坦模型，掌握德拜模型.

教学难点：格波的量子理论，格波的模式数.

第五章晶体中的缺陷

5.1 点缺陷

5.2 晶体中的原子扩散

5.3 离子晶体的导电性

5.4 位错

5.5 面缺陷

教学重点：理解肖特基缺陷，掌握刃型位错，掌握弗仑克尔缺陷，理解扩散系数。

教学难点：无规行走，刃型为错。

第六章金属电子论

6.1 金属自由电子气的量子理论

6.2 金属的电导过程

6.3 在磁场中金属的输运性质

6.4 电子发射

6.5 等离子体

教学重点：掌握自由电子能级和能态密度，理解电子气的基态和电子热发射.

教学难点：自由电子能态密度.

第七章周期场中的电子态

7.1 周期性势场和布洛赫电子

7.2 近自由电子近似

7.3 电子的准经典运动

7.4 能带

教学重点：掌握布洛赫波，掌握近自由电子近似，掌握紧束缚近似.

教学难点：布洛赫波.

第八章半导体中的电子过程