固体物理学
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课程评价
spContent=固体物理学涉及半导体、激光、超导、磁学等现代科学,有关研究成果迅速转化为生产力,带动了整个信息科学技术群的高速发展。本课程为了满足应用物理、电子科学与技术、微电子学等本科生的需要,精选《固体物理导论》中的章节,采用视频自学为主,课堂加深讨论为辅。重视发挥学生能动性,提供展示平台。
—— 课程团队
课程概述

课程背景:

1.重要性

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。

2.创新性

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。不断的技术创新和深究的科学探索,促使固体物理研究内涵不断拓展和应用领域日新月异,形成了一系列的内容极丰富、应用极广泛的分支。

3.实用性

固体物理是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科,从电子、原子和分子的角度研究固体的结构和性质(主要是物理性质) 的一门基础理论学科。它和普通物理、热力学与统计物理、金属物理、材料科学、特别是量子力学等学科有着密切关系。已经成为材料科学、电子科学与技术、应用物理等许多相关专业的主干课程和选修课程。


课程目标:

(1)通过本课程的学习,使学生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,培养学生的科学素质和科学精神;

(2)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,培养学生的现代意识和科学远见;

(3)掌握固体物理学的基本概念和基本规律。培养掌握科学知识的方法;

(4) 掌握应用固体物理学理论分析和处理问题的手段和方法,培养科学研究的方法。


设计原则:

  1. 通过固体物理学的基本概念、基本模型和基本研究方法来说明固体物理学的基本内容基本要求;

  2. 实际操作计算与在线学习相结合,帮助学生将知识转化成能力。


授课目标

通过学习本课程,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。培养掌握科学知识的方法。掌握应用固体物理分析和处理问题的手段和方法,培养科学研究的方法,为学习后续课程打下坚实的基础。增强学生的科学素质、培养科学思维能力和创新意识。

课程大纲

绪论

绪论1

绪论2

第一章

1.1周期性与空间点阵

1.2.1旋转对称性与点群

1.2.2晶系与布拉菲原胞

1.3.1晶列指数

1.3.2晶面指数

1.4密堆积与配位数

1.5.1典型晶体结构①

1.5.2典型晶体结构②

第一次作业

第二次作业

第二章

2.1.1 晶体衍射的发展历程

2.1.2辐射源

2.1.3Bragg定律

2.2.1散射实验的建立

2.2.2倒格子定义

2.3布里渊区

2.4.1晶格的散射波振幅Ⅱ-Laue衍射方程

2.4.2晶格点散射波实验Ⅲ-衍射的等效性

2.5.1影响衍射的因素

2.5.2几何结构因子

2.5.3例题

2.5.4原子结构因子

2.6.1Eward球

2.6.2三种X射线衍射实验方法

2.6.3其他实验方法

第三次作业

第四次作业

第三章

3.6氢键晶体

第五次作业

3.1内聚能

3.2.1惰性气体晶体Ⅰ

3.2.2惰性气体晶体Ⅱ

3.3离子晶体

3.4.1共价晶体Ⅰ

3.4.2共价晶体Ⅱ

3.5金属晶体

第六次作业

第四章

4.1.1一维晶格振动Ⅰ

4.1.1一维晶格振动Ⅱ

4.2一维双原子链

4.3长波近似

4.4.1单原子链振动

4.4.2晶格振动性质

4.5声子

4.6 声子谱测量

第七次作业

第八次补交

第五章

5.1 声子比热容

5.2非谐振晶体相互作用

5.3晶格的热传导

第八次作业

第九次作业

第六章

6.1一维情况下的能级

6.2费米狄拉克分布

6.3三维情况下的自由电子气

6.4电子气的比热容

6.5电导率和欧姆率

6.6在磁场中的运动

6.7金属的导热性

第十次作业

第十一次作业

第七章

7.6BZ边界附近的解

7.8 紧束缚近似

7.2能隙的由来

7.3布洛赫函数

7.7固体的导电性质

第十二次作业

7.1能带论的基本假设

7.4克勒尼希-彭尼模型

7.5中心方程

预备知识

高数,大学物理等

证书要求

综合成绩合格(平时50%,期末50%)。


本课程按照福建省高校精品在线开放课程条例,认定成绩。由福州大学教务处提供。

欢迎更多报名学习者,参加学分认证,获取学分证书。

参考资料

教材:[美]C. 基泰尔著的《固体物理导论》中译本(第8版)

参考书:

黄昆、韩汝琦著《固体物理学》

陆栋 蒋平 徐至中 编著《固体物理学》

阎守胜著《固体物理学》

常见问题

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