《固体物理基础》课程教学大纲.doc

《固体物理基础》教学大纲 课程名称： 固体物理 课程性质： 选修课 课程教学目的： 固体物理是凝聚态物理的主干，近二三十年研究工作有很大的发展。在现代科学技术的发展中，它起着极其重要的基础作用。因此，固体物理不仅是综合性大学物理系的一门重要基础理论课，也是高等师范院校物理系的重要理论基础课。 根据高等师范院校物理教育专业的培养目标，设固体物理学课的主要目的是，使学生从微观上了解固体器材和器件所涉及的物理性质，也就是使学生了解固体微观原子，电子结构与宏观物理性质之间的相互关系及其变化规律，深化和扩大学生在普通物理及理论物理中学过的有关内容，以适应今后中学物理教学的需要。 教学原则与教学方法 《固体物理基础》是物理系大学四年级学生限制性选修课固体系列的一门课程，根据大四学生的特点，教师以启发性教学为主，充分发挥学生在学习中的主观能动性，教学中坚持教师的主导作用与学生的主体作用相协调的原则。 在教学中利用直观教具模型以及多媒体教学手段，努力提高教学效果和教学质量，使学生系统地掌握固体物理的基本概念、基本规律和基本方法。 坚持实践、理论、再实践、再理论的原则，在教学中采取从现象出发，总结实验规律，应用简单模型，解释现象的方法，从而使学生的分析问题和解决问题的能力以及创造性思维的能力得到进一步的提高。 课程总学时：64学时 教学内容和学时分配 一、 绪论 (2学时) 固体物理学的研究对象、内容及其方法 固体物理学的发展概况 二、晶体结构 (16学时) 1、 晶体的宏观特征 晶体，非晶体，晶面角守恒定律，晶体的各向异性。 2、 晶体的点陈 布喇菲点陈，初基原胞，惯用原胞，W--S原胞，简单晶格，复式晶格。 3、 晶面指数与晶向指数 Miller指数，晶向指数。 4、 晶体密堆积结构 六角密积，立方密积，配位数，致密度。 5、 晶体对称性 对称操作，群的定义，对称面和反映，对称中心和反演，旋转轴和旋转，旋转反演轴和旋转反演，点群，晶系，平移轴和平移，螺旋轴和螺旋旋转，滑移反映，空间群。 6、 倒格子 倒格子基矢，正倒格子的几何关系，晶格的傅里叶变换。 7、 晶体的X射线衍射 Bragg公式，Laue衍射方程，反射球，晶体衍射的实验方法(Laue法，旋转晶体法，粉沫法)。 8、 布里渊区 一维格子、二维格子、体心立方格子、面心立方格子的布里渊区。 9、 原子形状因子和几何结构因子 原子散射因子，几何结构因子。 重点内容是： 1、基本概念： 布喇菲点陈，初基原胞，惯用原胞，W--S原胞，倒格子，原子散射因子，几何结构因子。 2、基本规律：正倒格子的几何关系，晶格的傅里叶变换，Laue衍射方程。 3、基本方法：晶面和晶向指数的标志方法，画布里渊区的方法。 三、晶体的结合 (6学时) 1、 晶体的结构类型 结合力的一般特点，离子晶体，原子晶体，金属晶体，分子晶体(葛生力，德拜力，伦敦力)，氢键。 2、 元素和化物的晶体结合的规律 电离能，亲和能，负电性，负电性及晶体结合的规律。 3、 结合能 结合能，相互作用能，体弹性模量。 4、 离子晶体的结合能 离子晶体的结合能，马德隆常数，计算马德隆常数的Evjer单胞法。 5、 分子晶体的结合能 范德瓦耳斯互作用势能，分子晶体的结合能． 6、 共价键 共价键的能量，轨道杂化和共价晶体结构． 重点内容是： 1. 基本概念：氢键，负电性，结合能，相互作用能。 2. 基本规律：负电性及晶体结合的规律。 3. 基本方法：计算离子晶体的结合能的方法，计算马德隆常数的Evjen单胞法，计算分子晶体的结合能的方法。 四、晶体的振动 (16学时) 1、 一维单原子晶格的振动 运动方程及解，色散关系，周期性边界条件。 2、 一维双原于晶格的振动 运动方程及解，色散关系，声学波，光学波． 3、 三维晶格振动 波矢数，原子数，自由度数，声学波频率数，光学波频率数． 4、声子概念 正则坐标，正则变换，格波能量的最子化，声子(准粒子，玻色子)，元激发， 5、离子晶体的红外光性质 离子晶体中长光学波特点，黄昆方程，LST关系，红外学性质， 6、晶体的热力学函数 自由能，平均能，阶梯函数，频率分布密度．