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固体物理学课程教学大纲

固体物理学课程教学大纲

一、课程说明

（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；

课程名称：固体物理学

所属专业：理学专业

课程性质：专业基础课

学分：4

（二）课程简介、目标与任务；

课程简介：

固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的

各种粒子的运动形态，及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰

富、应用极广泛的分支学科。本课程以点阵及晶体对称性为主线，以

周期结构中的波动问题贯穿固体物理的整个教学内容。

基本目标与任务：

1.掌握包括对点阵及晶体对称性的定义、表征和检测，以及在晶

体中物质的

运动规律；

2.在掌握知识架构的同时，对固体物理中处理多体问题的方法及

其局限性有

所了解，并了解一些重要概念的实验探测；

3.获得在本门课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力；

4.为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系

和内容衔接；

先修课程：《理论力学》、《电动力学》、《热力学统计物理》、

《量子力学》以及《数学物理方法》

关系：《理论力学》、《电动力学》、《热力学统计物理》、

《量子力学》以及《数学物理方法》是固体物理学的数学基础和物理

基础，固体物理学在此先修课程的基础上系统研究固体物质的物理性

质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态。

（四）教材与主要参考书。

选用教材：基泰尔，固体物理导论（第八版）。

主要参考书：

1.黄昆、韩汝琦，固体物理学，高等教育出版社

2.NeilW.Ashcroft、N.DavidMermin，SolidstatePhysics

3.刘友之、聂向富、蒋生蕊，固体物理学习题指导

二、课程内容与安排

绪论

第一章晶体结构

第一节原子的周期性阵列

第二节晶格的基本类型

第三节晶面指数系统

第四节简单晶体结构

第二章晶体衍射和倒格子

第一节晶体衍射

第二节散射波振幅

第三节布里渊区

第四节结构基元的傅里叶分析

第三章晶体结合与弹性常量

第一节晶体结合的基本形式

第二节惰性元素晶体（分子晶体）

第三节离子晶体

第四节共价晶体

第四章声子（I）：晶格振动

第一节单原子结构基元情况下的晶格振动第二节基元中含有两个

原子的情况

第三节弹性波的量子化

第四节声子动量

第五节声子引起的非弹性散射

第五章声子（II）：热学性质

第一节声子比热容

第二节非谐晶体相互作用

第三节导热性

第六章自由电子费米气

第一节自由电子费米气的物理模型

第二节能级和轨道

第三节电子气的比热容

第四节电导率和欧姆定律

第五节电子在外加磁场中的运动

第六节金属热导率

第七章能带

第一节近自由电子模型

第二节布洛赫定理

第三节克勒尼希-彭尼模型

第四节电子在周期性势场中的波动方程

第五节能带图示法

第六节金属与绝缘体

第八章半导体晶体

第一节运动方程

第二节有效质量

第三节回旋共振

第四节本征载流子浓度

第五节杂质导电性

第九章费米面和金属

第一节费米面构图法

第二节电子在恒定磁场下的运动轨道

第三节等能面与轨道密度

第四节紧束缚近似

第五节费米面研究中的实验方法

（一）教学方法与学时分配

采用以课堂讲授为主、结合习题讨论和随堂提问的方法，促进学

生认真听讲及课后复习整理。学时分配如下：

绪论（2学时）

第一章（8学时）

第二章（8学时）

第三章（6学时）

第四章（8学时）

第五章（8学时）

第六章（10学时）

第七章（10学时）

第八章（6学时）

第九章（6学时）

（二）内容及基本要求

主要内容：

绪论：固体物理的发展，在理学学科基础理论中的重要地位，参

考书目