【教學大綱】固體物理

PAGE5《固體物理》課程教學大綱I課程實施細則一、教師信息教師姓名職稱辦公室電話電子信箱主要講授本科課程：固體物理，理論力學，大學物理。課程頗受歡迎。主要研究鄰域：凝聚態(tài)物理。二、課程基本信息課程名稱（中文）：固體物理課程名稱（英文）：IntroductiontoSolidStatePhysics課程性質：□通識必修課□通識選修課□專業(yè)必修課■專業(yè)方向課■專業(yè)拓展課□實踐性環(huán)節(jié)課程類別*：■學術知識類□方法技能類□研究探索類□實踐體驗類課程代碼：1210300112300781周學時：3總學時：48學分:3先修課程：數(shù)學物理方法、量子力學、熱力學與統(tǒng)計物理、矢量分析和線性代數(shù)授課對象：應用物理學、物理學（師范）本科三年級學生三、課程簡介固體物理是物理系的一門專業(yè)限選課，它面向大三學生，是較為綜合的課程。固體物理學是材料和器件物理的重要理論基礎，在對物理學中的較為具體的問題進行研究的過程中，它發(fā)展起來一整套科學概念、理論模型和研究方法，這些不僅對于學生獲取有關學科的基礎知識，而且對于培養(yǎng)學生科學思維，訓練學生解決具體問題的能力等方面都是非常有益的。主要內(nèi)容包括：晶體結構、晶體結合、晶體振動和晶體的熱學性質、能帶理論、金屬電子論等。四、課程目標通過本課程的學習,使學生學習和掌握固體的基本結構和固體宏觀性質的微觀本質,學習和掌握處理微觀粒子運動的理論方法，掌握運用能帶理論分析晶體中電子性質的處理方法。五、教學內(nèi)容與進度安排第一章晶體結構教學內(nèi)容第1章晶體結構1．1晶體的宏觀特性1．2空間點陣1．3晶格的周期性1．4密堆積與配位數(shù)1．5幾種典型的晶體結構1．6晶向指數(shù)與晶面指數(shù)1．7晶體的宏觀對稱性1．8晶體的微觀對稱性1．9倒格子1．10晶體結構的實驗確定1．11準晶教學目標了解晶體的特征、空間點陣、空間群。掌握晶格周期性、原胞、基矢。掌握典型的晶格結構、密堆積以及配位數(shù)計算。掌握晶向、晶面、密勒指數(shù)。掌握倒格子空間、倒格矢，正、倒格子基矢的變換，能夠計算原胞體積、面間距。教學重、難點晶體結構，空間點陣，晶面指數(shù)，晶系劃分。難點：倒格子的理解，布里淵區(qū)的畫法。學時分配及練習：本章學時數(shù)：9，本章習題數(shù)：7第二章晶體的結合教學內(nèi)容2．1晶體的結合能2．2離子鍵與離子晶體2．3共價鍵與共價晶體2．4金屬鍵與金屬晶體2．5范德瓦耳斯鍵與分子晶體2．6氫鍵與氫鍵晶體教學目標了解原子的電負性。理解晶體的結合類型，了解元素和化合物結合的規(guī)律性。掌握結合力的—般性質。掌握分子晶體結合的特點，分子軌道法電子波函數(shù)、電離度、sp雜化等。掌握離子晶體的結合，結合能，能夠計算晶格常數(shù)，離子半徑，了解原子晶體的結合特點。教學重、難點重點：結合力的類型，非極性分子和離子晶體的結合能，雜化軌道，氫鍵晶體。難點：非極性分子和離子晶體的結合能，馬德隆常數(shù)的計算。學時分配及練習：本章學時數(shù)：6，本章習題數(shù)：6第三章晶格振動和晶體的熱學性質教學內(nèi)容3．1一維單原子鏈3．2一維雙原子鏈3．3晶格振動的量子化和聲子3．4晶格振動譜的實驗測定方法3．5晶格比熱3．6非諧效應與熱導率3．7非諧效應與晶體的熱膨脹教學目標掌握一維原子鏈的振動、簡正振動，了解聲子、長波近似。理解晶格振動的熱容理論、固體比熱及非簡諧效應。教學重、難點重點：一維原子鏈的振動，簡正振動。難點：簡正振動學時分配及練習：本章學時數(shù)：9，本章習題數(shù)：6第四章晶體缺陷教學內(nèi)容4．1點缺陷4．2晶體中的擴散過程4．3離子晶體中的點缺陷與導電性4．4線缺陷——位錯4．5面缺陷和體缺陷教學目標掌握晶體點缺陷，晶體的擴散方式。了解點缺陷與導電性的關系，掌握面缺陷和體缺陷類型。教學重、難點重點：點缺陷，面缺陷，體缺陷。難點：點缺陷與導電性學時分配及練習：本章學時數(shù)：6，本章習題數(shù)：8第五章金屬電子論教學內(nèi)容5．1特魯?shù)陆?jīng)典電子氣模型5．2索末菲自由電子氣模型5．3自由電子氣的比熱5．4電導率和歐姆定律5．5金屬的熱導率5．6霍爾效應和磁致電阻5．7功函數(shù)和接觸勢差教學目標掌握金屬自由電子氣體模型，電子比熱的量子理論。了解逸出功和接觸電勢差，電場中的自由電子、光學性質、霍耳效應和金屬熱導率。教學重、難點重點：金屬自由電子氣體模型，電子比熱的量子理論。難點：自由電子氣的比熱，功函數(shù)學時分配及練習：本章學時數(shù)：9，本章習題數(shù)：6第六章能帶理論教學內(nèi)容6．1布洛赫定理6．2近自由電子近似6．3緊束縛近似6．4布洛赫電子的準經(jīng)典運動6．5導體、半導體和絕緣體的能帶論解釋教學目標掌握能帶理論的基本假設。掌握周期場中單電子狀態(tài)的一般性質，理解近自由電子近似、緊束縛近似，能夠應用能帶計算的近似方法。理解費米面的構造，電子運動的半經(jīng)典模型，了解恒定電場和磁場作用下電子的運動。教學重、難點重點：能帶理論的基本假設，自由電子近似、緊束縛近似，費米面。難點：緊束縛近似，費米面的構造學時分配及練習：本章學時數(shù)：9，本章習題數(shù)：12六、修讀要求要求學生課前預習、課后復習、獨立地完成每節(jié)課布置的作業(yè)，善于總結和發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，形成獨立思考與解決問題的能力。七、學習評價方案由出勤率、平時作業(yè)、課堂參與度和期末考試等組成，前三項占30%，期末考試占