固体物理电子教案黄昆

固体物理电子教案黄昆一、引言1.课程背景：固体物理学是研究固体材料的微观结构、性质和相互作用的科学。黄昆是我国著名的固体物理学家，对固体物理的发展做出了巨大贡献。本课程旨在通过学习黄昆的学术思想，深入了解固体物理的基本概念和原理。2.学习目标：通过本课程的学习，学生应掌握固体物理的基本概念、理论和方法，能够运用所学知识分析固体材料的性质和应用。二、晶体结构1.晶体与非晶体的区别：晶体具有长程有序性，非晶体无长程有序性。2.晶体的基本参数：晶格常数、晶胞、晶粒等。3.常见晶体结构：立方晶系、四方晶系、六方晶系、金刚石结构、硅结构等。4.空间群：晶体对称性的数学描述，点群、空间群的概念和分类。三、晶体的电子性质1.电子态：自由电子、束缚电子、导带、价带、能带等。2.能带理论：布里渊区、紧束缚模型、有效质量、密度泛函理论等。3.电子在晶体中的运动：电子迁移率、载流子浓度、霍尔效应等。4.半导体和绝缘体的电子性质：能带结构、载流子浓度、光电性质等。四、晶体的光学性质1.晶体折射率：折射率与晶体结构、电子密度、温度等的关系。2.晶体光谱：红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。3.晶体发光：发光机制、发光谱、发光强度等。4.非线性光学：非线性光学系数、二次谐波产生、光学克尔效应等。五、晶体的磁性质1.晶体磁性：顺磁性、反磁性、铁磁性、超导磁性等。2.磁畴与磁化强度：磁畴结构、磁化强度与磁场的关系。3.磁化曲线和磁化率：磁化曲线的类型、磁化率与温度、频率的关系。4.磁性材料的应用：磁记录、磁性材料器件等。本教案根据黄昆的固体物理学术思想，涵盖了固体物理的基本概念、理论和方法。通过学习五个章节的内容，学生可以对固体物理的基本领域有一个全面的了解，为后续深入学习打下坚实基础。六、晶体的电性质1.电荷载体：自由电荷载体、束缚电荷载体、载流子。2.电导率：电导率的定义、影响因素、测量方法。3.金属的电性质：自由电子气模型、电子的平均自由路径、电子与晶格振动的相互作用。4.半导体和绝缘体的电性质：能带结构、电导率、载流子浓度。七、晶体的热性质1.热膨胀：热膨胀系数、温度与热膨胀的关系。2.热导率：热导率的定义、影响因素、测量方法。3.比热容：比热容的定义、影响因素、测量方法。4.晶体熔点：熔点的定义、影响因素、熔化过程。八、晶体的力学性质1.弹性模量：弹性模量的定义、分类、测量方法。2.塑性：塑性的定义、影响因素、塑性变形过程。3.硬度：硬度的定义、测量方法、硬度与晶体结构的关系。4.疲劳：疲劳的定义、疲劳寿命、疲劳强度。九、晶体的缺陷与扩散1.点缺陷：空位、间隙、替换原子。2.线缺陷：位错的基本概念、位错的性质、位错的运动。3.面缺陷：晶界、界面、相界面。4.扩散：扩散的定义、扩散机制、扩散系数。十、晶体生长与制备技术1.晶体生长方法：熔体生长、溶液生长、气相生长。2.制备技术：Czochralski方法、浮区法、分子束外延等。3.晶体质量评价：晶体完整性、晶体纯度、晶体尺寸。4.应用领域：半导体器件、光学元件、磁性材料等。重点和难点解析一、晶体结构难点解析：晶体结构的具体类型和空间群的分类是教学难点，需要通过大量的图示和实例来帮助学生理解和记忆。二、晶体的电子性质难点解析：能带理论较为抽象，需要通过图示和具体的实例来帮助学生理解。半导体的能带结构和绝缘体的电子性质也需要重点讲解。三、晶体的光学性质难点解析：光谱和发光谱的原理较为复杂，需要通过具体的实验现象和图示来帮助学生理解。非线性光学是教学难点，需要重点讲解其基本原理和应用。四、晶体的磁性质难点解析：磁畴的结构和磁化曲线的变化规律是教学难点，需要通过具体的图示和实例来帮助学生理解。五、晶体的电性质难点解析：电荷载体的概念和电导率的测量方法是教学难点，需要通过具体的实例和图示来帮助学生理解。六、晶体的热性质难点解析：热膨胀的原理和热导率的测量方法是教学难点，需要通过具体的实例和图示来帮助学生理解。七、晶体的力学性质难点解析：弹性模量和塑性的概念及其影响因素是教学难点，需要通过具体的实例和图示来帮助学生理解。八、晶体的缺陷与扩散难点解析：点缺陷和线缺陷的概