固体物理学—课程介绍
《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
固体物理课程固体物理是物理学的一个重要分支，研究物质的宏观和微观结构，以及物质在不同条件下的性质和行为。
固体物理课程是物理学专业的一门核心课程，对于理解物质的基本性质和物质在实际应用中的表现具有重要意义。
固体物理课程首先介绍了固体的基本概念和特性。
固体是具有一定形状和体积的物质，其分子或原子之间存在着密切的相互作用力，使得固体具有较高的密度和较低的可压缩性。
固体物理研究的对象包括晶体、非晶体、液晶等不同类型的固体材料，以及固体材料的结构、性质和行为等方面。
固体物理课程还探讨了固体的结构和晶体学。
固体的结构是指固体中原子或分子的排列方式，晶体学则是研究晶体的结构和性质的科学。
固体物理课程通过介绍晶体的点阵、晶格常数、晶体缺陷等概念，帮助学生理解晶体的基本结构和性质，并学习如何通过X射线衍射等实验手段来确定晶体结构。
固体物理课程还涉及了固体的热学性质和热传导。
固体材料的热学性质包括热容、热导率等，这些性质与固体材料的结构和组成有密切的关系。
热传导是指固体内部热能的传递过程，固体物理课程通过介绍热传导的基本原理和数学模型，帮助学生理解热传导过程，并学习如何计算和控制热传导。
固体物理课程还包括了固体的电学性质和磁学性质。
固体材料的电学性质包括电导率、电介质常数等，而固体材料的磁学性质则包括磁化强度、磁导率等。
固体物理课程通过介绍电场和磁场对固体材料的影响，帮助学生理解固体的电磁响应和磁化过程，并学习如何应用电磁理论解释和控制固体材料的性质和行为。
固体物理课程还涉及了固体的声学性质和光学性质。
固体材料的声学性质包括声速、声衰减等，而固体材料的光学性质则包括折射率、吸收系数等。
固体物理课程通过介绍声波和光波在固体中的传播和衍射规律，帮助学生理解固体的声光效应，并学习如何应用声光技术实现固体材料的探测和应用。
固体物理课程的学习不仅要求学生掌握固体物理的基本概念和理论，还要求学生具备实验技能和数据处理能力。
固体物理实验包括晶体结构分析、热传导测量、电磁性质测试等，学生需要通过实验操作来加深对固体物理理论的理解和掌握。
《固体物理学教案》课件
《固体物理学教案》PPT课件一、教案简介本教案旨在帮助学生了解和掌握固体物理学的基本概念、原理和应用。
通过本课程的学习，学生将能够理解固体物质的结构、性质以及其宏观表现，为进一步研究相关领域打下坚实基础。
二、教学目标1. 了解固体物理学的基本概念和研究方法。
2. 掌握晶体结构、电子分布、能带结构等基本内容。
3. 理解固体物理学的宏观性质及其微观解释。
4. 熟悉固体物理学在材料科学、凝聚态物理等领域的应用。
三、教学内容1. 固体物理学概述固体物理学的基本概念固体物理学的研究方法2. 晶体结构晶体的基本概念晶体的分类与空间群晶体的生长与制备3. 电子分布与能带结构电子分布的基本理论能带结构的类型及特点能带的调控与应用4. 固体物理学的宏观性质导电性、热导性、光学性质磁性、超导性、半导体性质力学性质与缺陷化学5. 固体物理学在实际应用中的案例分析材料科学与固体物理学凝聚态物理与固体物理学纳米技术、量子计算等领域中的应用四、教学方法1. 采用PPT课件进行讲解，结合实物图片、动画等直观展示，提高学生的学习兴趣和理解能力。
2. 通过案例分析、讨论等形式，激发学生的思考和创新能力。
3. 布置适量的课后习题，巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
五、教学评价1. 课后习题完成情况：评价学生对固体物理学基本概念和原理的掌握程度。
2. 课堂讨论参与度：评价学生在讨论中的表现，包括思考问题、表达能力等。
3. PPT课件制作与讲解：评价学生对固体物理学知识的理解和运用能力。
4. 期末考试：全面测试学生对固体物理学知识的掌握和应用能力。
六、教案设计6. 晶体的基本性质晶体粒子的排列与周期性晶体的对称性晶体的力学性质晶体的热性质7. 电子态与能带理论电子在晶体中的分布能带理论的基本概念能带的类型与特性能带结构与材料性质的关系8. 固体能谱学X射线衍射与晶体学电子显微学光学光谱学核磁共振谱学9. 磁性材料磁性的基本类型磁畴与磁化过程磁性材料的性质磁性材料的应用10. 结论与展望固体物理学的发展历程当前固体物理学的研究热点固体物理学在未来的发展趋势固体物理学对人类社会的贡献七、教学策略6. 通过实物模型和显微镜观察晶体结构，增强学生对晶体对称性和排列规律的理解。
《固体物理教案》课件
《固体物理教案》PPT课件一、引言1. 介绍固体物理的概念和重要性2. 固体的分类和特点3. 固体物理的研究方法和内容二、晶体结构1. 晶体的定义和特点2. 晶体的基本结构类型3. 晶体的空间群和点群4. 晶体的对称性分析三、晶体的物理性质1. 晶体的光学性质2. 晶体的电性质3. 晶体的磁性质4. 晶体的热性质四、晶体的力学性质1. 晶体的弹性性质2. 晶体的塑性变形3. 晶体的断裂和强度4. 晶体的超导性质五、非晶体和准晶体1. 非晶体的定义和特点2. 非晶体的形成和结构3. 准晶体的定义和特点4. 准晶体的结构和性质六、电子态和能带理论1. 电子态的定义和分类2. 自由电子气和费米液体3. 能带理论的基本概念4. 能带的计算和分析方法七、原子的电子结构和元素周期表1. 原子的电子结构类型2. 原子轨道和电子云3. 元素周期表的排列原理4. 元素周期律的应用八、半导体物理1. 半导体的定义和特点2. 半导体的能带结构3. 半导体的导电性质4. 半导体器件的应用九、超导物理1. 超导现象的发现和特性2. 超导体的微观机制3. 超导体的临界参数4. 超导技术的应用十、纳米材料和固体interfaces1. 纳米材料的定义和特性2. 纳米材料的制备和应用3. 固体interfaces 的定义和类型4. 固体interfaces 的性质和调控十一、磁性和顺磁性材料1. 磁性的基本概念和分类2. 顺磁性材料的微观机制3. 顺磁性材料的宏观特性4. 顺磁性材料的应用十二、金属物理1. 金属的电子性质2. 金属的晶体结构3. 金属的塑性变形机制4. 金属的疲劳和腐蚀十三、光学性质和声子1. 固体的光学吸收和散射2. 声子的定义和特性3. 声子的晶体和性质4. 声子材料的应用十四、拓扑缺陷和量子材料1. 拓扑缺陷的定义和分类2. 量子材料的定义和特性3. 量子材料的研究方法和应用4. 拓扑缺陷和量子材料的前沿进展十五、固体物理实验技术1. 固体物理实验的基本方法2. 固体物理实验的仪器和设备3. 固体物理实验的数据分析和处理4. 固体物理实验的实际应用重点和难点解析一、引言重点：固体物理的基本概念和研究内容。
《固体物理学教案》课件
《固体物理学教案》PPT课件教案章节：第一章固体物理学概述教学目标：1. 了解固体物理学的基本概念和研究内容。
2. 掌握固体物理学的发展历程和应用领域。
3. 理解固体物理学与其它学科的联系和区别。
教学内容：1. 固体物理学的基本概念：固体、晶体、电子、原子、分子等。
2. 固体物理学的研究内容：结构、性质、制备和应用等。
3. 固体物理学的发展历程：从经典固体物理学到现代固体物理学。
4. 固体物理学的应用领域：材料科学、凝聚态物理、纳米技术等。
5. 固体物理学与其它学科的联系和区别：与物理学、化学、材料科学等的关系。
教学方法：1. 讲解：教师通过PPT课件讲解固体物理学的基本概念和研究内容。
2. 讨论：学生分组讨论固体物理学的发展历程和应用领域。
3. 案例分析：教师展示固体物理学在实际应用中的案例，学生进行分析。
4. 互动提问：教师提问，学生回答，巩固所学知识。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对固体物理学基本概念的理解。
2. 小组讨论：评估学生在讨论中的参与度和理解程度。
3. 案例分析报告：评估学生对固体物理学应用领域的理解和分析能力。
教案章节：第二章晶体的结构教学目标：1. 了解晶体的基本概念和分类。
2. 掌握晶体的点阵结构和空间群理论。
3. 理解晶体生长和晶体缺陷的基本原理。
教学内容：1. 晶体的基本概念：晶体、晶格、晶胞等。
2. 晶体的分类：离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体等。
3. 晶体的点阵结构：点阵、基矢、倒格子等。
4. 空间群理论：点群、空间群、晶体对称性等。
5. 晶体生长：晶体生长的原理和过程。
6. 晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷等。
教学方法：1. 讲解：教师通过PPT课件讲解晶体的基本概念和分类。
2. 模型展示：教师展示晶体模型，学生观察和理解晶体结构。
3. 数学推导：学生跟随教师学习点阵结构和空间群理论的数学推导。
4. 互动提问：教师提问，学生回答，巩固所学知识。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对晶体基本概念的理解。
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。
物理学专业优质课固体物理学导论
物理学专业优质课固体物理学导论物理学专业优质课 | 固体物理学导论导言物理学是自然科学中探讨物质、能量及其相互作用的学科，而固体物理学则是物理学中一个广泛且重要的分支。
固体物理学研究固体物质的性质、结构与行为，对于了解材料科学、电子学、光学、能源领域等具有重要的应用价值。
本文将介绍物理学专业中一门优质课程——固体物理学导论。
第一章 | 课程简介固体物理学导论是物理学专业本科阶段的一门核心课程。
该课程旨在培养学生对固体物理学基本概念、现象和理论的初步了解，以及运用物理学方法解决实际问题的能力。
通过学习固体物理学导论，学生将对材料的结构、热学性质、电学和磁学性质等有一个全面的认识。
第二章 | 课程内容1. 固体物质的结构与晶体学在固体物理学导论中，学生将学习固体内部的结构和晶体学原理。
了解晶体的结构对于理解固体物理学的基本概念和性质具有重要意义。
通过讲授晶体的点阵、晶胞和晶面，学生能够了解晶体的周期性结构以及晶体学中的基本术语和概念。
2. 热学性质固体物理学导论也涵盖了固体的热学性质，包括热膨胀、热导率和热容等。
学生将学习热学性质与固体内部结构的关系，以及如何应用热学性质来解决实际问题。
3. 电学性质电学性质是固体物理学的另一个重要方面。
在固体物理学导论中，学生将了解固体材料中电子的行为以及带电粒子在晶格中的运动。
电导率、介电常数等概念将被介绍，并与固体材料的特性相关联。
4. 磁学性质通过固体物理学导论，学生将初步了解固体材料的磁性。
课程将包括磁场的概念、磁畴理论、铁磁性等相关内容。
通过学习磁学性质，学生将了解磁场对固体物质的影响以及如何利用磁学性质来设计和开发磁性材料。
第三章 | 学习方法与实践1. 理论学习固体物理学导论侧重于理论知识的学习。
学生将通过教材阅读、课堂讲解和小组讨论等学习方式，掌握固体物理学导论的基本概念和理论框架。
2. 实验研究为了加深对固体物理学的理解，课程还包含实验研究的环节。
《固体物理学》教学大纲
《固体物理学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教学目标
通过本课程的学习，使学生将能够了解固体物理学发展的基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技的发展起的作用，了解固体物理所研究的基本内容和固体物理研究前沿领域的概况，掌握固体物理学的基本概念和基本规律，掌握晶体宏观物理性质及其组成粒子之间相互作用与运动规律，并能解释晶体基本物理性质的微观机理，培养应用固体物理学理论分析和处理问题的能力。
三、理论教学内容与要求
四、考核方式
采用期末考试、平时考核的考核方式。
总成绩为100分，其中期末考试成绩占总成绩的70％，平时成绩(考核包括作业、出勤、课堂讨论等)占总成绩30％。
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。
固体物理学课程综述
固体物理学课程综述固体物理学是20世纪物理学发展最快的一门学科，几十年来，以固体物理学的能带理论为基础，科学家在半导体、激光、超导、磁学等现代科学研究方面取得了重大突破，有关研究成果已经迅速转化为生产力，并带动了整个信息科学技术群的高速发展。
第一章、晶体结构1、晶体的宏观特性1、长程有序：晶体内部的原子的排列是按照一定得规则排列的。
这种至少在微米级范围内的规则排列称为长程有序。
长程有序是晶体材料具有的共同特征。
在熔化过程中，晶体长程有序解体时对应一定得熔点。
2、自限性与解理性：晶体具有自发形成封闭多面体的性质称为晶体的自限性。
晶体外形上的这种特性是晶体内部原子有序排列的反应。
一个理想完整的晶体，相应地晶体面具有相同的面积。
晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质称为晶体的解理性，相应地晶面称为解理面。
3、晶面角守恒：由于生长条件的不同，同一种晶体外形会有一定得差异，但相应的两晶面之间的夹角却总是恒定的。
即属于同种晶体的两个对应晶面之间夹角恒定不变的规律称为晶面守恒定律。
4、各向异性：晶体的物理性质在不同方向上存在着差异的现象称为晶体的各向异性。
晶体的晶面往往排列成带状，晶面间的交线互相平行，这些晶面的组合称为晶带，晶棱的共同方向称为该晶带的带轴。
由于各向异性，在不同带轴方向上，晶体的物理性质是不同的。
晶体的各向异性是晶体区别于非晶体的重要特性。
因此对于一个给定的晶体，其弹性常数、压力常数、介电常数、电阻率等一般不再是一个确定的常数。
通常要用张量来表述。
2、固体物理学原胞（原胞）与布拉维原胞（晶胞、结晶学原胞）的区别答：晶格具有三维周期性，因此可取一个以结点为顶点、边长分别为3个不同方向上的平行六面体作为重复单元来反映晶格的周期性，这个体积最小的重复单元称为固体物理学原胞，简称原胞。
在同一晶格中原胞的选取不是唯一的，但他们的体积都是相等的。
为了反映周期性的同时，还要反映每种晶体的对称性，因而所选取的重复单元的体积不一定最小。
固体物理学-兰州大学物理学院
《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；《固体物理学》是物理学院的主干基础课之一，是针对微电子专业的本科生开设于二年级的第二学期的专业基础课，4个学分，课堂讲授72学时。
（二）课程简介、目标与任务；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，同时也是微电子专业本科生学习《半导体物理学》、《半导体材料》和《固体电子器件》等后续课程的基础。
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。
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。
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。
（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；先修课程要求：《力学》《量子物理》《热学》《热力学统计物理》先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接：《力学》中的处理物体运动的基本规律，尤其是振动与波动内容，是本课程第四章结合周期性晶体结构推演格波性质的基础。
《量子力学》或《量子物理》中的升降算符与谐振子的能量量子化，是提出声子（晶格振动的能量量子）的理论基础。
《量子力学》或《量子物理》中关于散射态的处理，如直角势垒和直角势阱的散射态，是学习电子声子散射和电子杂质散射的理论基础，也是学习电子在周期性势场下行为的基础。
《量子力学》或《量子物理》中关于束缚态的处理，是本课程第八章学习非本征半导体的理论基础。
《原子物理学》或《量子物理》中类氢原子的量子理论基础，原子的壳层结构，电子的自旋，是本课程第三章学习晶体结合的理论基础。
《热力学统计物理》和《热学》的基本原理，气体分子动理论，能量均分定理，内能和热容，平衡态的统计规律，是学习本课程第五章声子热学性质的基础。
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。
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13
其他学习资源
（） （维基英文版） 科学网论坛 小木虫论坛
complex forms of matter, in particular to liquid
crystals and polymers".
“founding father of soft matter”27
固体与晶体
橡胶
石蜡
➢ A crystal or crystalline solid is a solid material whose constituent atoms, molecules, or ions are arranged in an ordered pattern extending in all three spatial dimensions. ➢ In addition to their microscopic structure, large crystals are usually identifiable by their macroscopic geometrical shape, consisting of flat faces with specific, characteristic orientations.
31
晶体的外形与微观结构
32
单晶冰糖和多晶冰糖
/AMuseum/crystal/index.html 33
身边的多晶体
硬币
alloy
瓷器
高岭土
石头
螺钉
上釉
1200℃
陶器
粘土
石头
800-1000℃ /AMuseum/crystal/index.html
18
物质的状态
熔点-218.4℃
沸点-183℃
在常压下,液氮温度为-196℃ 19
物质的状态
20
plasma lamp
21
aurora
22
Plasma Display
23
Plasma Display
24
Liquid Crystal Display
25
Liquid Crystal Display
26
软物质(soft matter)
➢ Soft matter is a subfield of condensed matter
comprising a variety of physical states that are easily
deformed by thermal stresses or thermal fluctuations.
两次Nobel物理奖获得者巴丁(J.Bardeen)说： 固 体物理学依据物质的电子结构和原子结构来了 解固体的各种性质。
17
物质的状态
Water is water, unless it heats up. Whirl. Swirl. Watch it curl by. Steam is steam, unless it cools high.
6
课程主要内容
第六章 晶体中电子在电场和磁场中的运动
电子运动的准经典近似，恒定电场、磁场作用下电子 的运动；导体、绝缘体和半导体的能带论解释；回旋共振、 德·哈斯-范·阿尔芬效应；霍尔效应和磁阻。
第七章 半导体电子论
半导体能带结构；半导体中的杂质；半导体中的载 流子和电导；PN结及其应用。
7
参考书
The Nobel Prize in Physics 1991 was awarded to
Pierre-Gilles de Gennes "for discovering that
methods developed for studying order phenomena
in simple systems can be generalized to more
4
课程主要内容
第一章 晶体结构 单晶、准晶和非晶；晶格；晶格的对称性和点群、空
间群；常见的晶体结构；倒格子和布里渊区；晶体结构的实 验测定方法；X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子 形状因子。
第二章 固体的结合和类型 离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结 合；金属、离子晶体、共价晶体、分子晶体；团簇和低维固 体。
From /wiki/Solid
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说明：
固体物理研究的不是单个原子的性质，而是大 量原子组成在一起形成固体后所表现出来的集 体性质。 因此只有通过对固体微观结构和组成 固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研 究才能理解固体的性质。
•例如：性质完全不同的无定形碳、石墨和金刚 石都是由相同的碳原子组成的，是碳原子空间 排列和结合方式的差异带来了其物理性质的极 端不同。
自然界的晶体
桔红色 天然水晶
crystal
立方体形状 天然黄铁矿
Pyrite, FeS2
/AMuseum/crystal/index.html 30
人工合成的晶体
人工石英
人工石英
人工石英
KTP晶体
KGdW晶体
KTN晶体
/AMuseum/crystal/index.html
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美国大学开放课程
MIT开放课程： / Harvard在线学习 Yale开放课程 / Carnegie Mellon University开放 /
固体物理参考书
黄昆编著，《固体物理学》，高等教育出版社，1988. Kittel, C., Introduction to Solid State Physics (8th, Ed.), John Wiley & Sons, Inc., 2004; 基泰尔著，项金钟、吴兴惠译，《固体物理导论》(原著第8 版)，化学工业出版社，2011年。
/wiki/C宝石
sapphire
红宝石
ruby
味精
/AMuseum/crystal/index.html 29
蓝铁矿
vivianite, Fe3(PO4)2．(H2O)8
9
MOOC （Massive open online course）
edX https:///
Coursera https:/// https:///
Udacity https:/// https:///
固体物理学
课程介绍
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课程概要
固体物理基础 Solid State Physics 课程属性： 专业核心课 学时/学分： 72/4 预修课程： 量子力学、热力学与统计物理 教学目的和要求: 本课程为物理学与电子科学与技术专业研究生的专业 核心课。主要内容包括固体物理的基本理论和基本知 识，介绍晶体的结构和结合方式；研究固体的热学、 电学、光学和磁学等基本物理性质的普遍规律。要求 学生掌握固体物理的基本概念和基本理论，并将其灵 活地应用于物理、化学、材料和纳米科学技术等学科 领域。
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课程主要内容
第三章 晶格振动
简谐晶体的经典运动；简谐晶体的量子理论； 声子、声子态密度、晶格比热；非简谐效应，热传 导，热膨胀；晶格振动谱的实验测定方法。 第四章 金属电子论
金属自由电子气体模型；费米统计和电子热容量；金 属的热导率和电导率；泡利顺磁性；
第五章 能带理论
布洛赫定理；近自由电子近似；紧束缚近似；能带和 能带结构的计算方法；费米面和态密度；费米面的实验测量
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晶体、多晶体与非晶体
➢ A crystal is a solid where the atoms form a periodic arrangement. ➢ In polycrystal, each of the small crystals is a true crystal with a periodic arrangement of atoms, but the whole polycrystal does not have a periodic arrangement of atoms. ➢ Most macroscopic inorganic solids are polycrystalline, including almost all metals, ceramics, ice, rocks, etc. ➢ Solids that are neither crystalline nor polycrystalline, such as glass, are called amorphous solids, also called glassy, vitreous, or noncrystalline. These have no periodic order, even microscopically.
可汗学院 /
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国内开放课程
爱课程 （中国大学精品开放课程官方网站） /
中国大学MOOC /
11
国内MOOC
果壳网MOOC / 学堂在线 MOOC中国（搜集整理平台） /
➢ They include liquids, colloids, polymers, foams, gels,
granular materials, and a number of biological
materials.
/wiki/Soft_matter
上述资源适用于 各门课程的学习以及未来的科研工作
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什么是固体物理学？
➢ 固体物理学 solid state physics研究对象：固体（晶体）。
• 研究内容：与普通物理不同，它的重点不在于描述固 体的宏观物理性质，而是去阐明和理解固体的宏观性质 的由来。主要集中在原子尺度的结构排列如何决定体系 宏观性质上。从而找出控制、利用、改善这些性质的方 法。