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1、電子科技大學光電信息學院課程設計論文課程名稱 固體物理與半導體物理題目名稱固體物理前沿研究與應用學 號姓 名 指導老師劉 爽起止時間2018.10.8 至 2018.10.152018 年10 月13 日目錄摘要11 .固體物理學11.1 固體物理學的概述11.1.1 固體的一些性質(zhì)11.2 晶體31.2.1 晶體劃分及其空間點陣類型 31.2.2 晶體的描述41.2.3 晶體的性質(zhì)52 .固體物理應用62.1 超導材料62.1.1 大電流應用（強電應用）62.1.2 電子學應用（弱電應用）72.1.3 抗磁性的應用82.2 半導體材料82.3 表面物理學92.4 固體激光器92.5 固體物理

2、在其他方面的應用 103 .固體物理的前沿研究 113.1 石墨烯納米結構和納米器件研究 113.2 高溫超導體的隧道譜研究 113.3 地震前兆信息的傳播、分布和探測 123.4 低維氧化物的結構設計與光電物理研究 123.5 利用表面等離子體共振效應在納米尺度上對光的調(diào)控 134 .固體物理學的展望14145 .總結和感想摘 要：本文對于固體物理中晶體結構以及其性質(zhì)，做了簡單 介紹，并探討了固體物理的前沿研究現(xiàn)狀與一些應用，以及固體物理今后的發(fā)展前景。關鍵字：晶體結構，固體物理，固體激光器，超導材料，半 導體材料，固體表面物理。1 .固體物理學1.1 固體物理學的概述固體物理學是研究固體物

3、質(zhì)的物理性質(zhì)、 微觀結構、構成物質(zhì)的 各種粒子的運動形態(tài)，及其相互關系的科學。它研究的內(nèi)容包括固體 是由什么原子組成？它們是怎樣排列和結合的？這種結構是如何形 成的？在特定的固體中，電子和原子取什么樣的具體的運動形態(tài)？它 的宏觀性質(zhì)和內(nèi)部的微觀運動形態(tài)有什么聯(lián)系？各種固體有哪些可 能的應用？1.1.1 固體的一些性質(zhì)固體相變晶體內(nèi)部的原子可以形成不同形式的點陣。處于不同形式點陣的 晶體，雖然化學成分相同，物理性質(zhì)卻可能不同。不同的點陣形式具有不同的能量。在低溫時，點陣處于能量最低的形式；當晶體的內(nèi)部 能量增高，溫度升高到一定數(shù)值，點陣就會轉變到能量較高的形式。 這種轉變稱為相變，相變會導致晶體

4、物理性質(zhì)的改變，相變是重要的 物理現(xiàn)象。在固體物理學中相變占有重要地位。它涉及熔化、凝聚、 凝固、晶體生長、蒸發(fā)、相干衡、相變動力學、臨界現(xiàn)象等。固體磁性原子中電子參與兩種運動：自旋及繞核的軌道運動，對應有軌道 磁矩和自旋磁矩。整個分子磁矩是其中各個電子的軌道磁矩和自旋磁 矩以及核的自旋磁矩的矢量和（核自旋磁矩?？珊雎裕Ｎ镔|(zhì)的磁性 來源于原子的軌道磁矩和自旋磁矩晶體中： 軌道磁矩自旋磁矩外磁場 物質(zhì)的磁性。晶體中原子磁矩或者自旋磁矩的直接或間接相互作用， 以及磁矩與外磁場的響應特性，形式上形成了各種物質(zhì)的磁性。雜質(zhì)，缺陷和固體表面點陣結構完好無缺的晶體是一種理想的物理狀態(tài)。 實際晶體內(nèi)部 的

5、點陣結構總會有缺陷：化學成分不會絕對純，內(nèi)部會含有雜質(zhì)。這 些缺陷和雜質(zhì)對固體的物理性質(zhì)（包括力學、電學、磁學、發(fā)光學等） 以及功能材料的技術性能，常常會產(chǎn)生重要的影響。同體內(nèi)相比，晶 體表面具有獨特的結構和物理、化學性質(zhì)。這是由于表面原子所處的 環(huán)境同體內(nèi)原子不一樣，在表面幾個原子層的范圍，表面的組分和原 子排列形成的二維結構都同體內(nèi)與之平行的晶面不一樣的緣故。表面微觀粒子所處的勢場同體內(nèi)不一樣，因而形成獨具特征的表面粒子的運動狀態(tài)，限制粒子只能在表面層內(nèi)運動并具有相應的本征能量，它們的行為對表面的物理、化學性質(zhì)起重要作用。1.2 晶體固體的內(nèi)部結構和運動形式很復雜，這方面的研究是從晶體開始

6、 的，因為晶體的內(nèi)部結構簡單，而且具有明顯的規(guī)律性，較易研究。 由結晶物質(zhì)構成的、其內(nèi)部的構造質(zhì)點呈平移周期性規(guī)律排列的固體。 即以晶體中的原子或其集合為基點，在空間中三個不共面的方向上，各 按一定的點陣周期，不斷重復出現(xiàn)。1.2.1 晶體劃分及其空間點陣類型晶體按其內(nèi)部結構可分為七大晶系和 14種晶格類型。晶體按其 結構粒子和作用力的不同可分為四類：離子晶體、原子晶體、分子晶 體和金屬晶體。固體可分為晶體、非晶體和準晶體三大類。根據(jù)晶體的宏觀對稱性，晶體有14種空間點陣，它們的晶軸關系 即晶軸的單位長度及夾角間的關系，分別屬于立方、四方、三方、六 方、正交、單斜、三斜共7個晶系。立方晶系四方

7、晶系三方晶系六方晶系正交晶系單斜晶系三斜晶系在這7個晶系中，除了由素單位構成的簡單點陣(P)外，還可能有 體心(I)、底心(C)、面心(F)點陣。在這些有心的點陣中，晶胞分別有 2個或4個陣點。1.2.2 晶體的描述格點：晶格中原子與原子團被抽象的點稱為格點，周圍環(huán)境完全一樣。基元：格點所代表的原子與原子團。晶格：晶體中原子排列的具體形式稱為晶體格子，簡稱晶格布拉菲格子：格點在空間周期性排列的總體連成的網(wǎng)格。簡單格子：基元只含有一個原子。復式格子：基元含有兩個或兩個以上原子的晶格（可是同類、異 類）。原胞：體積最小的周期性平行六面體單元。晶胞：既考慮了周期性又考慮了對稱性所選取的重復單元。魏格

8、納-賽茲原胞：體積最小的對稱周期單元。晶格常數(shù)：晶軸上布拉菲格子的相鄰格點的距離。1.2.3 晶體的性質(zhì) 長程有序：晶體內(nèi)部原子在至少在微米級范圍內(nèi)的規(guī)則排列。 均勻性：晶體內(nèi)部各個部分的宏觀性質(zhì)是相同的。 各向異性：晶體中不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。 對稱性：晶體的理想外形和晶體內(nèi)部結構都具有特定的對稱性。 自限性：晶體具有自發(fā)地形成封閉幾何多面體的特性。 解理性：晶體具有沿某些確定方位的晶面劈裂的性質(zhì)。 最小內(nèi)能：成型晶體內(nèi)能最小。晶面角守恒：屬于同種晶體的兩個對應晶面之間的夾角恒定不變。2.固體物理應用2.1 超導材料超導體的發(fā)現(xiàn)是20世紀物理學的一個偉大的成就。而超導材料 在未來中

9、展現(xiàn)了廣泛的應用前景。一般材料在溫度接近絕對零度的時候，物體分子熱運動幾乎消失，材料的電阻趨近于 0,此時稱為超 導體。高溫超導材料的大致可分為三類：大電流應用（強電應用） 、 電子學應用（弱電應用）和抗磁性應用。2.1.1 大電流應用（強電應用）超導發(fā)電機在電力領域，利用超導線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導發(fā)電機。超導發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高 510倍，達 1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50%。磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機同樣離不開超導強磁體的幫助。磁流體發(fā)電，是利用高溫導電性氣體（等離子體

10、）作導體，并高速通過磁場強度為5萬 6萬高斯的強磁場而發(fā)電。磁流體發(fā)電機的結構非常簡單，用于磁流 體發(fā)電的高溫導電性氣體還可重復利用。2.1.2 電子學應用（弱電應用）超導磁體計算機超導磁體計算機高速計算機要求集成電路芯片上的元件和連接 線密集排列，但密集排列的電路在工作時會發(fā)生大量的熱， 而散熱是 超大規(guī)模集成電路面臨的難題。超導計算機中的超大規(guī)模集成電路， 其元件間的互連線用接近零電阻和超微發(fā)熱的超導器件來制作，不存在散熱問題，同時計算機的運算速度大大提高。止匕外，科學家正研究 用半導體和超導體來制造晶體管，甚至完全用超導體來制作晶體管。超導輸電線路超導材料還可以用于制作超導電線和超導變壓

11、器， 從而把電力幾 乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，約有15% 的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達 1000 多億度。若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠。2.1.3 抗磁性的應用磁懸浮列車磁懸浮列車利用超導材料的抗磁性，將超導材料放在一塊永久 磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導體， 磁體和超導體之間 會產(chǎn)生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應可以 制作高速超導磁懸浮列車。核聚變反應堆磁封閉體”核聚變反應堆 磁封閉體”核聚變反應時，內(nèi)部溫度高達1億 2億攝氏度，沒有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。而超導體產(chǎn)生的 強磁場可

12、以作為 磁封閉體”，將熱核反應堆中的超高溫等離子體包圍、 約束起來，然后慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀前景廣闊的新能源。2.2 半導體材料研究半導體原子狀態(tài)和電子狀態(tài)以及各種半導體器件內(nèi)部電子 過程的學科。是固體物理學的一個分支。研究半導體中的原子狀態(tài)是 以晶體結構學和點陣動力學為基礎， 主要研究半導體的晶體結構、晶 體生長，以及晶體中的雜質(zhì)和各種類型的缺陷。 研究半導體中的電子 狀態(tài)是以固體電子論和能帶理論為基礎， 主要研究半導體的電子狀態(tài)， 即能帶結構、雜質(zhì)和缺陷的影響、電子在外電場和外磁場作用下的輸運過程、半導體的光電和熱電效應、半導體的表面結構和性質(zhì)、半導 體與金屬或不同類

13、型半導體接觸時界面的性質(zhì)和所發(fā)生的過程、各種半導體器件的作用機理和制造工藝等。 半導體物理學的發(fā)展不僅使人 們對半導體有了深入的了解，而且由此而產(chǎn)生的各種半導體器件、 集 成電路和半導體激光器等已得到廣泛的應用。2.3 表面物理學表面物理學是20世紀60年代以后固體物理學中的一個重要而 且發(fā)展極為迅速的領域。 表面物理學是固體表面附近的幾個原子層 內(nèi)具有許多異于體內(nèi)的對稱性質(zhì)。表面物理學研究在超高真空下(1010Torr),這幾個原子層內(nèi)原子的排列情況、電子狀態(tài)、吸附 在表面上的外來原子或分子以及在表面幾個原子層內(nèi)的外來雜質(zhì)的 電子狀態(tài)和其他物理性質(zhì)。實驗上是通過電子束、離子束、原子束、 光子

14、、熱、電場和磁場等與表面的相互作用而得到有關表面結構、表 面電子態(tài)、吸附物的品種、結合的類型和成鍵的取向等信息。2.4 固體激光器用固體激光材料作為工作物質(zhì)的激光器 (見激光)。1960年，T.H.梅曼發(fā)明的紅寶石激光器就是固體激光器， 也是世界上第一臺激光器。 固體激光器一般由激光工作物質(zhì)、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和 電源等部分構成。激光器在軍事、加工、醫(yī)療和科學研究領域有廣泛 的用途。它常用于測距、跟蹤、制導、打孔、切割和焊接、半導體材 料退火、電子器件微加工、大氣檢測、光譜研究、外科和眼科手術、 等離子體診斷、脈沖全息照相以及激光核聚變等方面。 固體激光器還 用作可調(diào)諧染料激光器的激

15、勵源。固體激光器的發(fā)展趨勢是材料和器 件的多樣化，包括尋求新波長和工作波長可調(diào)諧的新工作物質(zhì)，提高激光器的轉換效率，增大輸出功率，改善光束質(zhì)量，壓縮脈沖寬度， 提高可靠性和延長工作壽命等。2.5 固體物理在其他方面的應用(1)人工微結構物理。(2)量子調(diào)控電子學。(3)微結構材料。(4)軟物質(zhì)的結構與功能。(5)微結構材料設計和理論計算 。(6)基于微結構的高新技術。(7)材料制備的物理基礎研究。3 .固體物理的前沿研究3.1 石墨烯納米結構和納米器件研究石墨烯由于其獨特的狄拉克費米子、 極高的載流子遷移率以及超 強的力學性能，已成為凝聚態(tài)物理及材料科學等領域最近幾年來的一 個有趣結構。在石墨

16、烯的二維結構基礎上，進一步降低維度，形成例 如量子點，納米帶等納米結構，從而可以導致一系列新的物理現(xiàn)象。 在石墨烯納米結構中，邊緣態(tài)是石墨烯的一個重要結構參數(shù)， 大量的 物理現(xiàn)象與邊緣態(tài)相關。本報告報道我組最近兩年在石墨烯納米結構 邊緣態(tài)控制、物性研究、以及原型器件探索方面的工作。報告主要內(nèi) 容包括：石墨烯的低溫外延生長、石墨烯納米結構的加工與物性、石 墨烯電子學器件等。3.2 高溫超導體的隧道譜研究銅氧化物高溫超導體從被發(fā)現(xiàn)至今， 已經(jīng)過去了二十多年，但是 對于它的機理卻沒有取得共識，一個核心的問題就是它具有非常奇異 的正常態(tài)（多數(shù)情況下在欠摻雜區(qū)比較明顯）。由于震能隙的存在， 這個正常態(tài)很

17、難被朗道費米液體理論所理解， 被認為跟電子的強關聯(lián) 特性相關。2018 年,另一類高溫超導體一一鐵基超導體被發(fā)現(xiàn)了， 這個新的體系與銅氧化物高溫超導體在物理性質(zhì)上有一定程度的相 似性，人們期望通過對它的研究來促進對高溫超導電性的統(tǒng)一理解。 然而，隨著實驗數(shù)據(jù)的大量積累和人們認識的不斷深入， 鐵基超導體 的機理又面臨著巡游電子圖像和強關聯(lián)圖像的矛盾。這個報告將介紹 高溫超導體的隧道譜方面的結果，對高溫超導機理的研究提出一些設 想。3.3 地震前兆信息的傳播、分布和探測用顆粒物理原理，提出了地震前兆信息傳播和分布新模型：地殼巖石層由板塊、斷層及其間斷層泥構成，應作為大尺度二維顆粒體系 處理，孕震作

18、用力使巖石層塊逐次發(fā)生滯滑(stick-slip)移動，以力鏈形式分布和傳遞。給出了模型的依據(jù)和觀測例證，分析了與傳統(tǒng)連續(xù) 介質(zhì)觀念的本質(zhì)區(qū)別及其物理實質(zhì)。此模型可解釋若干以前無法理解 的地學現(xiàn)象和巖石中難以探測到地震前兆應力的原因。介紹了有前景的地震前兆探測方法和原理。3.4 低維氧化物的結構設計與光電物理研究由于摻雜鈣鈦礦氧化物半導體的結構復雜性和電子關聯(lián)體系中 的多耦合性，以及人工設計的氧化物低維結構由于界面效應、尺寸效應、量子效應等重要作用，使得該體系顯現(xiàn)出了許多優(yōu)于塊材的新型 物理性質(zhì)。在氧化物異質(zhì)p-n結中發(fā)現(xiàn)超快光電響應的基礎上， 我們 最近發(fā)現(xiàn)了比單體系材料提高了一個數(shù)量級的氧

19、化物異質(zhì)結中的 Dember光生伏特效，并在理論上揭示了傳統(tǒng)半導體p-n結界面電場主導的橫向光電效應和 Dember光電效應隨著光照能量變化而出現(xiàn) 競爭的微觀動態(tài)過程。而這些新型人工設計的氧化物異質(zhì)結由于界面 的存在所顯示出新效應，新性能不僅具有成為新一代功能器件的前景， 它們背后所隱含的微觀物理機制，對現(xiàn)有的半導體中的載流子輸運、 自旋極化、光電效應等理論也提出了新的問題和挑戰(zhàn)。3.5 利用表面等離子體共振效應在納米尺度上對光的調(diào)控表面等離子體共振是金屬納米結構非常獨特的光學特性，對基于 表面等離子體共振的納米結構體系的研究已形成了國際上迅猛發(fā)展的熱點研究領域之一，即表面等離子體光子學(Pl

20、asmonics )。金屬 納米結構的表面等離子體激發(fā)能夠產(chǎn)生非常特殊的光電性質(zhì)，例如， 微量的分子吸附就可以導致表面等離子體共振頻率的改變；一些特殊 的納米結構也可導致局域光電場的顯著增強， 這使得所吸附分子的拉 曼散射強度增強幾個至十幾個數(shù)量級，從而使表面拉曼光譜的探測靈 敏度達到單分子水平。表面等離子體光子學包含非常廣泛的研究內(nèi)容。 隨著納米科學的發(fā)展，以表面等離子體共振為基礎的研究日益活躍， 并派生出眾多的研究分支，例如表面光電場增強、表面增強光譜、光 透射增強、表面等離子體納米波導、光學力增強、表面等離子體光催 化、表面增強的能量轉移及選擇性光吸收等等。 這些研究內(nèi)容發(fā)展和 豐富了在

21、納米尺度上突破了光的衍射極限對光進行調(diào)控的多種有效 手段，不僅具有重要的基礎研究意義，在光學器件的小型化方面也有 著重要的實用價值。本報告結合表面增強光譜的研究闡述如何利用金 屬納米結構的表面等離子體共振特性實現(xiàn)在納米尺度上對光強，光傳導和光偏振等光的基本特性的操控。4 .固體物理學的展望超高真空技術、表面能譜術、材料制備的新技術、同步輻射技術、 核物理技術、激光技術、光散射效應、各種粒子束技術、電子顯微術、 穆斯堡爾效應、磁共振技術等現(xiàn)代化實驗手段，使固體物理性質(zhì)的研 究不斷向深度和廣度發(fā)展。由于固體物理本身是微電子技術、 光電子 學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎。其發(fā)展趨勢是：由

22、 體內(nèi)性質(zhì)轉向研究表面有關的性質(zhì)；由三維體系轉到低維體系；由晶 態(tài)物質(zhì)轉到非晶態(tài)物質(zhì)；由平衡態(tài)特性轉到研究瞬態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)、臨界 現(xiàn)象和相變；由完整晶體轉到研究晶體中的雜質(zhì)、缺陷和各種微結構； 由普通晶體轉到研究超點陣的材料。這些基礎研究又將促進新技術的 發(fā)展，給人們帶來實際利益。同時，固體物理學的成就和實驗手段對 化學物理、催化學科、生命科學、地學等的影響日益增長，正在形成 新的交叉領域。5 .總結和感想本文分為四個部分概括性的對固體物理中晶體結構以及其性質(zhì)， 做了簡單介紹，并探討了固體物理的前沿研究現(xiàn)狀與一些應用， 以及 固體物理今后的發(fā)展前景。簡明扼要又不失重點，對各個部分詳略得 當，短短數(shù)

23、語便勾勒出固體物理學的整個輪廓， 精辟的論述讓人興趣 頗厚，影響頗深。首先，第一部分，本文簡單介紹了固體物理學的一些基礎知識。包括概述中就明確了固體物理學的研究對象即固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、 微觀結構、構成物質(zhì)的各種粒子的運動形態(tài)，及其相互關系的科學。同時提出一系列相關的問題，激發(fā)起讀者往下讀的興趣，同時這些問 題在后文一一作了回答。緊接著介紹了固體的一些重要性質(zhì)， 包括固 體相變、固體磁性、雜志、缺陷以及固體表面的相關內(nèi)容，正是由于 固體具有上述重要性質(zhì)，使得其存在廣泛的研究和應用價值。然后， 簡單介紹了晶體的相關概念和知識，包括晶體中格點、基元、原胞、 晶胞、魏格拉一賽茲原胞等概念和晶體中一些

24、重要性質(zhì)包括長程有序、 各向異性、均勻性、自限性等概念的介紹，以及晶體按照不同分類方 法的劃分和7種布拉菲晶系以及14種空間點陣類型。其次，第二部分，本文開始介紹對固體物理的一些應用。其中包 括用固體材料制成的超導體、半導體物理、表面物理、固體激光器等。 我們知道，高溫超導材料的應用大致可分為三類：大電流應用（強電 應用）、電子學應用（弱電應用）和抗磁性應用。具體而言，大電流 應用（強電應用）主要包括超導發(fā)電機和磁流體發(fā)電機，利用它們可 以大大提高發(fā)電效率。電子學應用（弱電應用）主要包括超導磁體計 算機和超導輸電線路，超導磁體計算機由于不存在散熱問題， 運算速 度將大大提高；而超導輸電線路由于

25、沒有電能損耗， 可以為我們節(jié)約 大量的電能?？勾判詰弥饕ù艖腋×熊嚭秃司圩兎磻选按欧?閉體”，其中，磁懸浮列車由于不存在摩擦阻力，運行速度將大大提 高，每小時可達500km;核聚變反應堆“磁封閉體”使受控核聚變 成為現(xiàn)實，從而使受控核聚變能源成為 21世紀前景廣闊的新能源。 相信在將來，若超導體材料的溫度能夠被再次大幅提高， 其應用還將更加廣泛。而固體物理在半導體材料方面的應用也非常廣泛和重要， 半導體物理學作為固體物理的一個分支，其發(fā)展不僅使人們對半導體 有了深入的了解，而且由此而產(chǎn)生的各種半導體器件、 集成電路和半 導體激光器等已得到廣泛的應用。表面物理學已經(jīng)發(fā)展成為20世紀60年

26、代以后固體物理學中的一個重要而且發(fā)展極為迅速的領域。固 體激光器的發(fā)明大大提高了激光器的轉換效率， 增大輸出功率，改善 光束質(zhì)量，壓縮脈沖寬度，提高可靠性和延長工作壽命等。除此之外， 固體物理在其他如人工微結構物理、量子調(diào)控電子學、軟物質(zhì)的結構 和功能等本文未展開介紹，感興趣的讀者可以查閱相關資料。然后，第三部分，本文介紹了固體物理的前沿研究領域，包括石 墨烯納米結構和納米器件研究，高溫超導體的隧道譜研究，地震前兆 信息的傳播、分布和探測研究，低維氧化物的結構設計與光電物理研 究，利用表面等離子體共振效應在納米尺度上對光的調(diào)控研究等。相信這些研究成果的逐漸應用必將給全人類帶來利益。最后，第四部

27、分，本文對固體物理學作了展望。其發(fā)展趨勢是： 由體內(nèi)性質(zhì)轉向研究表面有關的性質(zhì)；由三維體系轉到低晶維體系； 由態(tài)物質(zhì)轉到非晶態(tài)物質(zhì)；由平衡態(tài)特性轉到研究瞬態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)、臨 界現(xiàn)象和相變；由完整晶體轉到研究晶體中的雜質(zhì)、 缺陷和各種微結 構；由普通晶體轉到研究超點陣的材料。 而這些基礎研究又將促進新 技術的發(fā)展，給人們帶來實際利益，必將大大提高人類生活水平。以上，對本文做了簡單歸納，本文可以作為給即將上固體物理學這門課程的同學的入門引導文章，以便讓他們對整個固體物理有 一個大概的認識和把握，激發(fā)他們學習固體物理學的濃厚興趣和 學好固體物理學的堅定決心。那么，對于非物理專業(yè)的同學，應該怎樣去學好固體

28、物理學這門 課程呢？首先，“課堂”和“課后”是學習任何一門基礎課的兩個重 要環(huán)節(jié)，對固體物理來說也不例外。課堂上，我們認為高效聽講十分 必要，如何達到高效呢？我們聽講要圍繞著老師的思路轉， 跟著老師 的問題提示思考，同時又能提出一些自己不太明白的問題。 對于老師 的一些分析，課本上沒有的，及時提筆標注在書上相應空白的地方， 便于自己看書時理解。課后，我們在完成作業(yè)之前應該先仔細看書回 顧一下課堂內(nèi)容，再結合例題加深理解，然后動筆做作業(yè)。除此之外， 我們認為可以借助一些其他教材或輔導資料來擴展我們的視野，不同教材分析問題的角度可能不同，而且有些教材可能更符合我們自己的 思維方式，便于我們加深對原

29、理的理解?？傊?，課堂把握住重點與細 節(jié)，課后下功夫通過各種途徑來鞏固加深理解。第二，對固體物理的 學習，自己的腦海中一定要有幾種重要思想： 一是微積分等數(shù)學的思 想。固體物理不同與高中物理的一個重要特點就是公式推導定量表示 時廣泛運用微分、積分的知識，因此，我們要轉變觀念，學會用微積 分的思想去思考問題。二是矢量的思想。固體物理中大量的物理量的 表示都采用矢量，因此，我們要學會把物理量的矢量放到適當?shù)淖鴺?系中分析，如直角坐標系，平面極坐標系，切法向坐標系，球坐標系， 柱坐標系等。三是基本模型的思想。物理中分析問題為了簡化，常采 用一些理想的模型，善于把握這些模型，有利于加深理解。如力學中 剛體模型，熱學中系統(tǒng)模型，電磁學中點電荷、電流元、電偶極子、 磁偶極子模型等等。當然，我們還可總結出一些其他重要思想。最后， 我們還要充分發(fā)揮自己的想象力、空間思維能力。對于有些模型，我 們可以制出實物來反映，通過視覺直觀感受，而固體物理中還存在大 量我們無法直觀反映的模型，因此就必須通過發(fā)揮自己的想象力來構 造出來。由以上分析我們看到，學生在學習固體物理時，一不留神， 學習中便會出現(xiàn)問題、