《固體物理3》課程教學(xué)大綱

《固體物理3》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱固體物理SolidStatePhysics課程編碼MAT322821020開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)固體物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時B適用專業(yè)本研一體化班（材料科學(xué)類）授課語言中文先修課程原子物理學(xué)、大學(xué)物理（2-1）課程簡介（限選）《固體物理》是研究材料科學(xué)和技術(shù)的最重要一門基礎(chǔ)課，是金屬學(xué)、磁學(xué)、固體化學(xué)、晶體物理、電介質(zhì)物理、半導(dǎo)體物理、超導(dǎo)物理等課程的理論基礎(chǔ)。課程的基本內(nèi)容包括晶格理論和固體電子理論。晶格理論包括：晶體的基本結(jié)構(gòu)及確定晶格結(jié)構(gòu)的X光衍射方法；晶體中原子間的結(jié)合力和晶體的結(jié)合類型；晶格的熱振動及熱容理論；晶格的缺陷及其運(yùn)動規(guī)律。固體物理概論是固體物理的入門部分，側(cè)重于晶格理論、晶體結(jié)合、晶體熱運(yùn)動、晶體缺陷的講授。"Solidphysics"isthemostimportantbasiccourseforstudyingmaterialscienceandtechnology.Itismetallography,magnetism,solidchemistry,CrystalPhysics,dielectricphysics,semiconductorphysics,thetheoreticalbasisofsuperconductingphysicsandothercourses.Thebasiccontentsofthecourseincludelatticetheoryandsolidelectrontheory.Thelatticetheoryincludes:thebasicstructureofthecrystalandtheX-raydiffractionmethodtodeterminethelatticestructure;Thebondingforcebetweenatomsinthecrystalandthebondingtypeofthecrystal;Thethermalvibrationandheatcapacitytheoryofthelattice;defectsoflatticeandtheirmotionlaws.IntroductiontoSolidphysicsistheintroductorypartofsolidphysics,focusingontheteachingoflatticetheory,Crystalcombination,Crystalthermalmotionandcrystaldefects.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握材料類專業(yè)所需要的物理基礎(chǔ)知識，包括基本概念、理論與方法。是2M2目標(biāo)2：能夠設(shè)計(jì)與材料結(jié)構(gòu)/性能相關(guān)的分析、測試、檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，對材料類專業(yè)相關(guān)的科學(xué)問題進(jìn)行研究，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章晶體的結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：固體物發(fā)展歷史、課程特點(diǎn)、晶體共性、密堆積、布拉菲點(diǎn)陣、晶列、晶面指數(shù)、倒格空間、晶體的對稱性、晶格分類、晶體的x光衍射、原子的散射因子、幾何結(jié)構(gòu)因子/////21.11.1晶體的共性固體物理研究對象、發(fā)展歷程、研究方法、晶體的九種共性M1,M22講授2自學(xué)資料31.21.2密堆積堆積模型，常見晶體結(jié)構(gòu)，簡立方，體心立方、密排面、六角密排、立方密積、配位數(shù)M1,M22講授22課后作業(yè)41.31.3布拉菲點(diǎn)陣原胞晶胞布拉菲點(diǎn)陣定義、特點(diǎn)、格點(diǎn)、晶胞、原胞、基矢M1,M22講授2課后作業(yè)51.41.4晶列晶面指數(shù)晶列、晶面定義、特點(diǎn)、表示方法、求解方法M1,M21講授1課后作業(yè)61.51.5倒格空間倒格矢的引入，倒格矢的意義、倒格空間、倒格子與正格子的重要關(guān)系M1,M22講授2課后作業(yè)71.61.6晶體的對稱性對稱現(xiàn)象、對稱操作、正交變換矩陣、轉(zhuǎn)動允許的對稱操作、旋轉(zhuǎn)反演M1,M21講授1課后作業(yè)81.71.7晶格結(jié)構(gòu)的分類及晶體的X光衍射晶格結(jié)構(gòu)分類原則及種類、布拉格反射方程、3種晶體X光衍射實(shí)驗(yàn)方法及特點(diǎn)M1,M22講授2課后作業(yè)91.81.8原子散射因子幾何結(jié)構(gòu)因子原子散射因子、幾何結(jié)構(gòu)因子的定義、晶體衍射光強(qiáng)的表示、面心立方及體心立方晶體光強(qiáng)M1,M21講授1自學(xué)10第2章第2章晶體的結(jié)合原子的電負(fù)性、電負(fù)性規(guī)律，晶體的結(jié)合類型及特點(diǎn)、不同結(jié)合類型的結(jié)合力與結(jié)合能M1,M2/講授//112.12.1原子的電負(fù)性電子分布，電離能，親合能，電負(fù)性M1,M21講授1自學(xué)122.22.2晶體結(jié)合的類型共價晶體、離子晶體、金屬晶體、分子晶體、氫鍵晶體結(jié)合的特點(diǎn)；晶體結(jié)合類型及形成的M1,M21講授1自學(xué)132.32.3.結(jié)合力和結(jié)合能結(jié)合能和結(jié)合力的共性，晶體穩(wěn)定條件，壓縮系數(shù)和體彈性模量M1,M21講授1作業(yè)142.42.4分子力結(jié)合分子間結(jié)合方式、結(jié)合力與結(jié)合能的大小、雷納德瓊斯勢M1,M21講授1作業(yè)152.52.5離子結(jié)合離子晶體特點(diǎn)、結(jié)合力表示形式、結(jié)合能大小、馬德隆常數(shù)M1,M21講授1作業(yè)16第3章第3章晶格振動與晶體的熱力學(xué)性質(zhì)一維晶格原子受力、運(yùn)動方程、波恩卡門條件、振動解、色散關(guān)系、晶格振動譜、晶格振動熱容量子理論、愛因斯坦模型、德拜模型M1,M2/講授/作業(yè)173.13.1一維晶格的振動單原子鏈，雙原子鏈，近似條件，運(yùn)動方程，格波，邊界條件，色散關(guān)系，聲學(xué)支，光學(xué)支，振動模式。M1,M22講授2作業(yè)183.23.2三維晶格的振動三維晶格振動方程解，晶格振動譜，典型晶體的格波譜M1,M21講授1自學(xué)193.33.3簡正振動聲子簡正坐標(biāo)，簡正振動，格波能量量子化，聲子特點(diǎn)、平均聲子數(shù)M1,M21講授1作業(yè)203.43.4晶格振動譜的實(shí)驗(yàn)測定方法光子散射，中子散射、能量守恒、準(zhǔn)動量守恒M1,M21講授1自學(xué)213.53.5晶格振動熱容理論經(jīng)典熱容理論，量子熱容理論、模式密度、愛因斯坦模型，德拜模型M1,M22講授2作業(yè)22第4章第4章晶體的缺陷晶體缺陷類型、位錯缺陷的性質(zhì)、熱缺陷的數(shù)目，缺陷的擴(kuò)散機(jī)制、離子晶體中熱缺陷在外場中的遷移M1,M2/講授/作業(yè)234.14.1晶體缺陷的基本類型點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷的分類及特點(diǎn)、位錯缺陷的滑移，對晶體生長的影響M1,M21講授1自學(xué)244.24.2熱缺陷的統(tǒng)計(jì)理論點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生、復(fù)合，點(diǎn)缺陷的數(shù)目M1,M22講授2作業(yè)254.34.3缺陷的擴(kuò)散擴(kuò)散方程，填隙原子擴(kuò)散機(jī)制、空位擴(kuò)散機(jī)制、擴(kuò)散系數(shù)M1,M22講授2作業(yè)264.44.4離子晶體的熱缺陷在外場中的遷移離子晶體的帶電點(diǎn)缺陷類型、離子性電導(dǎo)、在外加電場中的遷移M1,M22講授2作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等10%2作業(yè)1.根據(jù)課程內(nèi)容每次布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨(dú)立完成評分。3.考核學(xué)生對課程基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。10%3課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況10%4期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對固體物理基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、簡答題、作圖題、證明題、計(jì)算題等。70%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M2考勤20%A-缺勤2次以內(nèi)B-缺勤3次及以上，很少參加課堂討論。2M2作業(yè)80%A-獨(dú)立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨(dú)立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨(dú)立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂3M1課堂表現(xiàn)20%A-聽課認(rèn)真，表現(xiàn)積極，思路清晰B-聽課較認(rèn)真，表現(xiàn)積極，回答問題基本正確C-聽課認(rèn)真，偶爾走神，部分正確回答問題D-聽課不認(rèn)真，不能正確回答問題4M1期末考