课程概述

  • 《固体物理学》是物理学、材料与能源类相关专业的基础性课程，与实际生活中的材料的物理性质紧密相连。课程通过物理模型的建立和不断修正来应用理论解释物理现象的产生。旨在培养学生严密的逻辑思维能力、分析问题能力，提高专业综合素质。

  • 《固体物理学》主要研究的是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，及其性能和用途的学科。

  • 通过本课程的学习，有助于拓展学生知识的广度与深度，系统掌握固体材料的结构、物理性质及其理论解释。学生通过课程学习，为今后从事材料科学、物理学、电子科学与技术及相关学科领域的工作打下重要的基础。

  • 为了培养学生分析问题解决问题的能力，本课程采用线上线下混合式教学，在教学中要注重学生对于理论的兴趣和自我学习的能力，提高学生的理论思维能力。本课程的特色和亮点体现在：

  • 首先，以教师讲授为主，讲授基本的知识与概念，但同时也要尽可能启发学生的思维，调动学生的积极性。

  • 其次，注重讨论、研究、问题式教学。要求教师根据教学中的重点、难点设计问题或讨论的话题，组织学生课堂讨论，或课后研究，提交书面总结，然后教师再进行归纳总结。

  • 最后，鼓励学生自学。自学不等于放任，自学要与检查、督促、辅导结合起来。


证书要求

本课程采用百分制计分，60-59分合格，70-79为中等，80-89为良好，90分及以上为优秀。

总课程成绩由课堂出勤、单元测验、单元作业及考试三个部分的单项成绩组合而成。具体如下：

1.课堂出勤10%

2.单元测验（考试）占15%：有主客观题。

2.单元作业占15%：

3.考试占60%：主客观题，含选择题、、填空题、简答题、计算及证明题题。


预备知识

量子力学、热力学与统计物理。

授课大纲

绪论

课程简介

第一章 晶体的结构

1.1 一些晶格实例

1.2 晶格的周期性

1.3 晶向、晶面和它们的标志

1.4 倒格子

1.5-1.7 晶格的对称性

第一章总结

第一章习题解答

第一章测验

第一章作业

第二章 固体的结合

2.1 离子性结合

2.2 共价结合

2.3 金属性结合

2.4 范德瓦耳斯结合

2.5 元素和化合物晶体结合的规律性

第二章总结

第二章习题解答

第二章测验

第二章作业

第三章 晶格振动及晶体的热学性质

3.1 简谐近似和简正坐标

3.2 一维单原子链

3.3 一维双原子链、声学波和光学波

3.4 三维晶格的振动

3.5 离子晶体的长光学波

3.6 确定晶格振动谱的实验方法

3.7 局域振动

3.8 晶体热容的量子理论

3.9 晶格振动模式密度

3.10 晶格的状态方程和热膨胀

3.11 晶格的热传导

第三章总结

第三章习题解答

第三章测验

第三章作业

第四章 能带理论

4.1 布洛赫定理

4.2 一维周期场中电子运动的近自由电子近似

4.3 三维周期场中电子运动的近自由电子近似

4.5 紧束缚方法

4.6 晶体能带的对称性

4.7 能态密度和费密面

第四章总结

第四章习题解答

第四章测验

第四章作业

第五章 晶体中电子在电场和磁场中的运动

5.1 准经典运动

5.2 恒定电场作用下电子的运动

5.3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释

5.4 在恒定磁场中电子的运动

5.5 回旋共振

5.6 德哈斯-范阿尔芬效应

第五章总结

第五章习题解答

第六章 金属电子理论

6.1 费密统计和电子热容量

6.2 功函数和接触势差

6.3 分布函数和玻耳兹曼方程

第六章总结

第六章习题解答

第七章 半导体电子论

7.1 半导体基本能带结构

7.2 杂质半导体

7.3 PN结和异质结

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参考资料

1．黄昆原著韩汝奇改编 固体物理学 ，高等教育出版社，2014 

2. 固体物理学（上册），方俊鑫 陆栋，上海科学技术出版社，1980年

3. 固体物理学，胡安 章维益，高等教育出版社，2010年

4. 固体物理导论（原著第八版），基特尔，化学工业出版社，2014年