《固體物理》理論課程教學(xué)大綱

《固體物理學(xué)》教學(xué)大綱課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程編號(hào)xx405402課程名稱固體物理學(xué)適用專業(yè)物理學(xué)先修課程高等數(shù)學(xué)、量子力學(xué)總學(xué)時(shí)其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)2一、課程簡(jiǎn)介固體物理學(xué)是從電子、原子和分子的角度研究固體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))的一門基礎(chǔ)理論學(xué)科。固體是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要層次之一。其物理特性豐富多樣，應(yīng)用極為廣泛。固體物理已成為當(dāng)代物理學(xué)的重要學(xué)科之一。世界各國(guó)的大學(xué)都十分重視開設(shè)固體物理課程。固體物理學(xué)課程著重講述固體的結(jié)構(gòu)，組成粒子之間的相互作用以及粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上闡明固體的基本物理性質(zhì)和其應(yīng)用的原理。通過本課程的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生鞏固、加深和豐富所學(xué)的物理學(xué)知識(shí)和理論，使學(xué)生了解晶體結(jié)構(gòu)的基本描述、固體材料的宏觀和微觀特性，以及自由電子模型和能帶理論等，掌握周期性結(jié)構(gòu)固體材料的常規(guī)性質(zhì)和處理方法，為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)的知識(shí)。二、課程教學(xué)目標(biāo)1、通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解晶體結(jié)構(gòu)的基本描述、固體材料的宏觀和微觀特性，以及自由電子模型和能帶理論等，掌握周期性結(jié)構(gòu)固體材料的常規(guī)性質(zhì)和處理方法，為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)的知識(shí)2、使學(xué)生樹立起晶體內(nèi)原子、電子等微觀粒子運(yùn)動(dòng)的物理圖像及其有關(guān)模型，掌握晶體內(nèi)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與晶體宏觀性能的物理聯(lián)系，深刻理解晶體宏觀性能的微觀物理本質(zhì)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究固體物理學(xué)各種專門問題及相關(guān)領(lǐng)域的內(nèi)容建立初步的理論基礎(chǔ)。此外，在教學(xué)過程中，還必須有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，分析與解決問題的能力。3、學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握固體物理的基本原理、理論和研究方法，能夠利用所學(xué)習(xí)的知識(shí)對(duì)材料研究中的一些現(xiàn)象進(jìn)行解釋，并建立用模型去理解固體性質(zhì)的思維方式。三、課程教學(xué)基本要求課程前：了解物理學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，認(rèn)真閱讀本大綱，對(duì)所用教材進(jìn)行研究，按大綱要求及人才培養(yǎng)方案進(jìn)行內(nèi)容的取舍。課程中：要結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況對(duì)內(nèi)容的難易程度進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)對(duì)習(xí)題的講解與輔導(dǎo)。課程后：定期批改作業(yè)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。四、課程教學(xué)模塊（或教學(xué)內(nèi)容）與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)模塊知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)1晶體的結(jié)構(gòu)（12學(xué)時(shí)）了解：晶面角守恒理解：晶體的共性——長(zhǎng)程有序、自限性、各向異性掌握：晶體常見堆積模型、六角密排與立方密排2理解：布喇菲點(diǎn)陣、原胞、晶胞的概念掌握：簡(jiǎn)立方、體心立方與面心立方；常見的晶體結(jié)構(gòu)，氯化銫結(jié)構(gòu)、氯化鈉結(jié)構(gòu)及金剛石結(jié)構(gòu)2理解：晶列與晶面的基本概念及表征掌握：晶列指數(shù)與晶面指數(shù)的計(jì)算2了解：X光衍射與倒格空間理解：倒格空間與正格子空間的關(guān)系掌握：倒格矢量及晶面間距的計(jì)算2了解：晶體的對(duì)稱性，基本對(duì)稱操作理解：晶體結(jié)構(gòu)的分類掌握：晶體的X光衍射，幾何結(jié)構(gòu)因子的計(jì)算42晶體的結(jié)合（4學(xué)時(shí)）理解：晶體的結(jié)合類型，共價(jià)結(jié)合，離子結(jié)合，金屬結(jié)合，分子結(jié)合，氫鍵結(jié)合2理解：結(jié)合力及結(jié)合能掌握：分子力結(jié)合與雷納德-瓊斯勢(shì)，離子結(jié)合與馬德隆常數(shù)23晶格振動(dòng)與晶體熱學(xué)性質(zhì)（8學(xué)時(shí)）理解：一維簡(jiǎn)單格子的晶格振動(dòng)，振動(dòng)模式及色散關(guān)系了解：一維復(fù)式格子的晶格振動(dòng)，振動(dòng)模式及色散關(guān)系，聲學(xué)波和光學(xué)波3理解：晶格振動(dòng)的量子化與聲子的概念掌握：簡(jiǎn)正振動(dòng)能、聲子2理解：熱容理論，模式密度掌握：熱容理論的愛因斯坦模型及德拜模型34晶體中電子能帶理論（8學(xué)時(shí)）理解：布洛赫定理掌握：簡(jiǎn)約布里淵區(qū)2了解：近自由電子模型理解：微擾理論在近近自由電子模型中的應(yīng)用掌握：一維晶格中電子的布拉格反射2了解：二維方格子、簡(jiǎn)立方格子、體心立方格子、面心立方格子的第一布里淵區(qū)掌握：緊束縛方法2掌握：電子的平均速度、平均加速度和有效質(zhì)量理解：等能面的基本性質(zhì)，等能面在布里淵區(qū)邊界的形狀掌握：能態(tài)密度的計(jì)算2四、教學(xué)方法與策略課程以課堂講授為主，小組討論與習(xí)題剖析為輔。五、學(xué)生學(xué)習(xí)成效考核方式考核環(huán)節(jié)構(gòu)成（均為100分制）評(píng)分依據(jù)占總成績(jī)的比重期末考試開卷，選擇題（20%）、填空題（20%）判斷題（20%）、與計(jì)算題（40%）80%考勤及課后作業(yè)考勤計(jì)5分，缺課一次扣1分，作業(yè)計(jì)5分，作業(yè)分求平均，未按時(shí)交計(jì)零分。20%六、選用教材王矜奉著，《固體物理教程》，山東大學(xué)出版社，2008年第六版七、參考資料[1]黃昆、韓汝騎著，《固體物理學(xué)》，高等教育出版社，1988年第一版。[2]閻守勝編著，《固體物理學(xué)基礎(chǔ)》，北京大學(xué)出版社，2003年8月第二版。[3][美]C.基泰爾著，項(xiàng)金鐘、吳興惠譯，《固體物理導(dǎo)論》，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年2月第一版。[4]顧炳林、王喜坤著，《固