固体物理 第一张章 绪论专业课教材.ppt

一、绪论课程教材胡安、章维益，《固体物理学》，高等教育出版社，2006年课程目标固体物理学是物理系、材料系、强化部和理科基地学生的物理必修课。固体物理课程教学既要传授固体物理学知识，也要培育同学分析和解决问题的严谨科学方法及技巧，培养严谨求实的治学态度和刻苦钻研精神，使同学们在以后的实际应用中能够独立地分析解决问题，从而达到强化基础、提高研究能力、加强创新能力和综合素质的培养目标。本课程具体的定位与目标在于通过固体物理学课程的学习，使学生掌握从事凝聚态物理研究工作的物理基础，以及进一步学习《固体理论》和《凝聚态物理学》所需要的基本概念，为凝聚态物理学、材料科学以及相关学科培养优秀后备人才。

课程目的和要求通过本课程的学习，使学生掌握从事凝聚态物理研究工作的物理基础，以及进一步学习《固体理论》、《凝聚态物理导论》的基本概念和知识。课程将晶态物质作为主要研究对象，充分利用晶体的平移对称性，统一处理周期结构中波的传播问题。周期结构中波的传播问题包括晶格动力学导致的声波、电子德布罗意波导致的能带论，也包括自旋波和电磁波在周期结构中的传播。由于晶体对弱外场扰动的响应决定了体系的基态物理性能和元激发类型，在各相应的章节中应用了简单模型和处理方法论述系统的基态和低激发态属性，自然地引入了各类元激发，包括电子、空穴、声子、自旋波量子、极化激元和等离激元等，而不必将固体中元激发作专章处理。对于建立在周期性基础上的晶格动力学和固体能带论在特殊情况下遭到的破缺问题不做全面论述，但在适当的章节中穿插某些典型例子，如准周期系统和无序系统，偏离周期性系统（缺陷，表面，界面等）以及由无序导致的局域化问题，以说明简单模型的局域性和解决问题的思路。超出单粒子近似而计入例子间相互作用的多体效应问题，如金属磁性与超导电性及窄带体系中强电子关联所导致的金属绝缘体相变等，也作为典型例子穿插在相应章节中讨论。课程重点第一章：晶体的结构及其对称性。该章简要阐明晶体中原子周期排列和对称性的一些基本规律、基本概念和数学描述，及其结构的实验确定。第三章：晶格动力学和晶体的热学性质。该章主要阐述经典波（格波）在周期结构中的传播规律。第四章：能带论。该章主要阐述德布罗意波在周期结构中的传播规律。

课程主要内容：（参见教材目录）课程安排(2.13-6.17,二十周)第一周（讲授4学时）绪言：固体物理的研究对象和内容、发展历史、研究方法和特点；第一章：晶体结构和X射线衍射中晶格及其周期性第二周（讲授4学时）第一章中正点阵，晶列、晶面及标志，倒点阵第三周（讲授4学时）第一章中晶体的宏观对称性及其限制第四周（讲授4学时）第一章中晶体的空间群及其分类第五周（讲授4学时）第一章中晶体X射线衍射，准晶体第六周（讲授4学时）第二章原子的负电性和晶体结合类型第七周（讲授4学时）第二章晶体的结合能第八周（讲授4学时）第三章本征模和格波，一维单双原子链，三维晶格振动第九周（讲授4学时）第三章离子晶体中黄昆方程，极化激元和局域模第十周（讲授4学时）第三章晶格比热，状态方程和热膨胀第十一周（讲授4学时）第四章一维三维近自由电子近似，布里渊区第十二周（讲授4学时）第四章布洛赫定理、电子能带、紧束缚方法和能态密度及其测量第十三周（讲授4学时）第四章准经典运动和晶体分类第十四周（讲授4学时）第四章平面波方法和其他能带计算方法第十五周（讲授4学时）第五章晶体的电子比热和电输运第十六周（讲授4学时）第五章晶格振动对电子的散射，第七章固体磁性分类，顺磁离子磁性，载流子磁性和铁磁性第十七、十八周（讲授8学时）第七章自旋波量子，巡游电子磁性和自旋相关散射第十九、二十周复习考试如何学好本课程成绩评定平时20%（作业和点名）期中考试20%期末考试60%考试闭卷固体物理学简介固体物理研究对象固体：物质存在的一种状态，与液体和气体相比，固体有比较固定的体积和形状。固体由原子构成，在一立方厘