【教学大纲】固体物理.pdf

《固体物理》课程教学大纲

I课程实施细则

一、教师信息

教师姓名职称办公室电话电子信箱
主要讲授本科课程：固体物理，理论力学，大学物理。课程颇受欢迎。
主要研究邻域：凝聚态物理。

二、课程基本信息

课程名称（中文）：固体物理

课程名称（英文）：IntroductiontoSolidStatePhysics
课程性质：□通识必修课□通识选修课□专业必修课■专业方向课
■专业拓展课□实践性环节

课程类别*：■学术知识类□方法技能类□研究探索类□实践体验类

课程代码：1210300112300781
周学时：3总学时：48学分:3
先修课程：数学物理方法、量子力学、热力学与统计物理、矢量分析和线性代
数
授课对象：应用物理学、物理学（师范）本科三年级学生

三、课程简介

固体物理是物理系的一门专业限选课，它面向大三学生，是较为综合的课程。
固体物理学是材料和器件物理的重要理论基础，在对物理学中的较为具体的问
题进行研究的过程中，它发展起来一整套科学概念、理论模型和研究方法，这
些不仅对于学生获取有关学科的基础知识，而且对于培养学生科学思维，训练
学生解决具体问题的能力等方面都是非常有益的。主要内容包括：晶体结构、
晶体结合、晶体振动和晶体的热学性质、能带理论、金属电子论等。

四、课程目标

1
通过本课程的学习,使学生学习和掌握固体的基本结构和固体宏观性质的微观本
质,学习和掌握处理微观粒子运动的理论方法，掌握运用能带理论分析晶体中电
子性质的处理方法。

五、教学内容与进度安排

第一章晶体结构
教学内容
第1章晶体结构
1．1晶体的宏观特性
1．2空间点阵
1．3晶格的周期性
1．4密堆积与配位数
1．5几种典型的晶体结构
1．6晶向指数与晶面指数
1．7晶体的宏观对称性
1．8晶体的微观对称性
1．9倒格子
1．10晶体结构的实验确定
1．11准晶
教学目标
了解晶体的特征、空间点阵、空间群。掌握晶格周期性、原胞、基矢。掌握典型的晶
格结构、密堆积以及配位数计算。掌握晶向、晶面、密勒指数。掌握倒格子空间、倒格
矢，正、倒格子基矢的变换，能够计算原胞体积、面间距。
教学重、难点
晶体结构，空间点阵，晶面指数，晶系划分。难点：倒格子的理解，布里渊区的画法。
学时分配及练习：本章学时数：9，本章习题数：7

第二章晶体的结合
教学内容
2．1晶体的结合能
2．2离子键与离子晶体
2．3共价键与共价晶体
2．4金属键与金属晶体
2．5范德瓦耳斯键与分子晶体
2．6氢键与氢键晶体
教学目标
了解原子的电负性。理解晶体的结合类型，了解元素和化合物结合的规律性。掌握结
合力的—般性质。掌握分子晶体结合的特点，分子轨道法电子波函数、电离度、sp杂化
等。掌握离子晶体的结合，结合能，能够计算晶格常数，离子半径，了解原子晶体的结合
特点。
教学重、难点
重点：结合力的类型，非极性分子和离子晶体的结合能，杂化轨道，氢键晶体。难点：非
极性分子和离子晶体的结合能，马德隆常数的计算。
学时分配及练习：本章学时数：6，本章习题数：6

2

第三章晶格振动和晶体的热学性质
教学内容
3．1一维单原子链
3．2一维双原子链
3．3晶格振动的量子化和声子
3．4晶格振动谱的实验测定方法
3．5晶格比热
3．6非谐效应与热导率
3．7非谐效应与晶体的热膨胀
教学目标
掌握一维原子链的振动、简正振动，了解声子、长波近似。理解晶格振动的热容理
论、固体比热及非简谐效应。
教学重、难点
重点：一维原子链的振动，简正振动。难点：简正振动
学时分配及练习：本章学时数：9，本章习题数：6

第四章晶体缺陷
教学内容
4．1点缺陷
4．2晶体中的扩散过程
4．3离子晶体中的点缺陷与导电性
4．4线缺陷——位错
4．5面缺陷和体缺陷
教学目标
掌握晶体点缺陷，晶体的扩散方式。了解点缺陷与导电性的关系，掌握面缺陷和体缺
陷类型。
教学重、难点
重点：点缺陷，面缺陷，体缺陷。难点：点缺陷与导电性
学时分配及练习：本章学时数：6，本章习题数：8

第五章金属电子论
教学内容
5．1特鲁德经典电子气模型
5．2索末菲自由电子气模型
5．3自由电子气的比热
5．4电导率和欧姆定律
5．5金属的热导率
5．6霍尔效应和磁致电阻
5．7功函数和接触势差
教学目标
掌握金属自由电子气体模型，电子比热的量子理论。了解逸出功和接触电势差，电场
中的自由电子、光学性质、霍耳效应和金属热导率。
教学重、难点
重点：金属自由电子气体模型，电子比热的量子理论。难点：自由电子气的比热，功
函数
学时分配及练习：本章学时数：9，本章习题数：6

第六章能带理论

3
教学内容
6．1布洛赫定理
6．2近自由电子近似
6．3紧束缚近似
6．4布洛赫电子的准经典运动
6．5导体、