固体物理课程教学大纲.doc

固体物理课程教学大纲一、材料制备技术课程说明（一）课程代码：08131007（二）课程英文名称：Solid State Physics（三）开课对象：物理系本科专业（四）课程性质：本课程是材料物理专业和应用物理专业的一门专业必修课。（五）教学目的这是继大学物理以后基础且关键的一门课程。通过本课程的学习，使学生了解晶体结构的基本描述、固体材料的宏观和微观特性，以及自由电子模型和能带理论等，掌握周期性结构固体材料的常规性质和处理方法，为以后专业课程的学习提供基础的知识。（六）教学内容：基本内容有两大部分：一是晶格理论，二是固体电子理论。晶格理论包括：晶体的基本结构及确定晶格结构的X光衍射方法；晶体中原子间的结合力和晶体的结合类型；晶格的热振动及热容理论；晶格的缺陷及其运动规律。 固体电子论包括：固体中电子的能带理论； 金属中自由电子理论和电子的输运性质。（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72学分数：4学时数具体分配：教学内容讲授实验/实践合计第一章晶体的几何1212第二章晶体的结合88第三章相图99第四章晶体中的缺陷和扩散99第五章晶格振动和晶体热学性质99第六章能带论1414第七章金属电子论1111合 计7272（八）教学方式：课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明：考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20，平时成绩占20，期末成绩占60。二、讲授大纲与各章的基本要求第一章 晶体的几何教学要点：通过本章的教学使学生初步了解晶体几何学的基本知识，掌握晶格、晶面、晶向等基本概念，对点群和对称性有一定的了解。教学时数：12教学内容：第一节：晶格及其周期性第二节：晶向、晶面和它们的标志第三节：晶体的宏观对称和点群第四节：晶格的对称性考核要求：1. 理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别（领会）2. 掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解对称性和点阵的基本类型（识记）3. 了解简单的晶体结构（识记）4. 掌握倒易点阵和布里渊区的概念，能够熟练地求出倒格子矢量和布里渊区（应用）第二章 晶体的结合教学要点：了解晶体的基本结合形式，掌握原子的负电性的基本原理，能熟练计算离子晶体的结合能。教学时数：8教学内容：第一节：晶体的基本结合形式第二节：原子的负电性第三节：元素和化合物晶体结合的规律性第四节：结合能考核要求：1. 了解固体结合的几种基本形式（领会）2. 理解离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结合等概念（识记）第三章 相图教学要点：介绍相图的基本概念，了解两相平衡、三相平衡时的相图特点以及相转变过程中的一系列物理化学性质的改变在相图上的反映。教学时数：9教学内容：第一节：固体相第二节：两相平衡并存的准静态相变第三节：三相平衡并存与共晶和包晶转变第四节：相转变过程的实例第五节：固溶体的混合熵和自由能第六节：有限和连续固溶体第七节：高温熔化和共晶相图考核要求：1相图的基本概念（识记）2相平衡与相变（领会）3相变过程实例（领会）4相变过程的相图（领会）第四章 晶体中的缺陷和扩散教学要点：介绍多晶体的概念，明确晶体中存在的缺陷的情况及产生来源；明确扩散的概念，了解离子晶体中的点缺陷以及由此产生的离子性导电。教学时数：9教学内容：第一节：多晶体和晶粒间界第二节：位错第三节：空位、间隙原子的运动和统计平衡第四节：扩散和原子布朗运动第五节：离子晶体中的点缺陷和离子性导电考核要求：1. 掌握线缺陷、面缺陷、点缺陷的概念和基本的缺陷类型（领会）2. 了解扩散及微观机理（领会）3. 了解位错的物理特性（识记）4. 大致了解离子晶体中的点缺陷和离子性导电（领会）第五章 晶格振动和晶体热学性质教学要点：系统介绍晶格振动理论，了解固体热容的两种模型，了解热膨胀和热传导等非简谐效应。教学时数：9教学内容：第一节：简正振动和量子热容量理论 第二节：爱因斯坦和德拜理论第三节：双原子链的振动第四节：三维晶格的振动第五节：晶格的状态方程和热膨胀第六节：晶格的热传导考核要求：1 一维链的振动（单原子链、双原子链）、声学支、光学支、色散关系（领会）2 清楚掌握格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似等概念（识记）3 固体热容：爱因斯坦模型、德拜模型（领会）4 了解非简谐效应：热膨胀、热传导（领会）第六章 能带论教学要点：介绍近自由电子模型，理解布洛赫定理，了解紧束缚近似，掌握费米面、能态密度和能带的特点，掌握导体、绝缘体和半导体的能带特点。教学时数：14教学内容：第一节：一维周期场中电子运动的近似分析第二节：三维周期场中的电子运动第三节：布洛赫函数和简约波矢第四节：能态密度和X光谱第五节：原子能级和能带间的联系紧束缚近似第六节：准经典运动第七节：导体、绝缘体和半导体的能带理论考核要求：1 深刻理解布洛赫定理（识记）2 近自由电子模型（应用）3 紧束缚近似（应用）4 深刻理解费密面、能态密度和能带的特点（识记）第七章 金属电子论教学要点：介绍经典的金属电子气理论，了解电子气的费米能量和热容量等概念，掌握功函数和接触电势的概念，理解电子在电场中的运动规律，掌握电导率公式。教学时数：11教学内容：第一节：费米统计和电子热容量第二节：功函数和接触电势第三节：分布函数和玻尔兹曼方程第四节：驰豫时间近似和电导率公式第五节：各向同性弹性散射和驰豫时间第六节：晶格散射和电导考核要求：1 了解金属的经典电子气理论（领会）2 了解电子气的基态性质（识记）3 理解电子气的费米能量和热容量的概念（识记）4 理解电子在电场中的运动的规律（领会）5 理解功函数和接触电势差的概念（识记）三、推荐教材和参考书目 黄昆原著，韩汝琦改编，固体物理学，高等教育出版社，1988。方俊鑫，陆栋，固体物理（上、下册），上海科学技术出版社，1980。C.Kittel, Introduction t