固體物理學前言

固體物理學前言第1頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月序言本課程的性質(zhì)什么是固體物理?固體物理在物理學中的地位這門課的特點及學習要注意的問題本課程所使用的教材和教學內(nèi)容基本要求和考試、作業(yè)和答疑。第2頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月本課程的性質(zhì)？通常是物理學專業(yè)和應(yīng)用物理類專業(yè)的專業(yè)必修課。課時通常在48-72學時之間。我們學校是56學時，3.5學分.也是大學本科階段的最后一門必修課？第3頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月

（一）什么是固體物理？固體物理學研究內(nèi)容固體物理學研究固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成物質(zhì)的各種微觀粒子的運動形態(tài)及其相互關(guān)系的科學。它是物理學中內(nèi)容及其豐富、應(yīng)用極廣泛的分支學科。概括地說：研究固體物質(zhì)的物理性能（宏觀）與固體物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)（微觀），以及運動形態(tài)相互關(guān)系。

特點:(1)宏觀和微觀的結(jié)合點

(2)是基礎(chǔ)理論與應(yīng)用基礎(chǔ)的結(jié)合點

(3)是建立在原有物理學基礎(chǔ)上新研究進展的學科。

傳統(tǒng)的固體物理學：多晶晶體固體單晶非晶體第4頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月從研究晶體開始發(fā)展為研究凝聚態(tài)物質(zhì)

物質(zhì)是由分子和原子組成的，是多粒子體系。在物質(zhì)的固、液、氣三態(tài)中固態(tài)晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)最簡單，而且具有明顯的結(jié)構(gòu)規(guī)律性，較易研究，因此，固體物理學是從研究晶體開始的。目前研究對象擴大到：液晶、非晶體，陶瓷材料，軟凝聚態(tài)物質(zhì)等。固體物理學也發(fā)展成為了一個新的學科-------凝聚態(tài)物理學。已成為當今物理學中最大、最主要的分支。目前全世界：論文數(shù)目———1/2

科研工作者——1/3

諾貝爾物理獎中——1/2

傳統(tǒng)固體物理學的研究內(nèi)容也日益豐富。形成了以晶體結(jié)構(gòu)、晶體原子動力學、晶體的電、磁、光學性質(zhì)及半導體和超導等核心論題為中心的分支學科。各分支學科內(nèi)容復(fù)雜化。例如:

半導體分支：由元素半導體Ge、Si_——GaAs等III-V化合物、超晶格、大分子材料發(fā)展。第5頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月固體物理學的基本內(nèi)容歸納為：1）固體是由什么原子組成的？不同原子組成的固體性質(zhì)自然不同，不同金屬原子的排列可能相同，但具有不同的物理性質(zhì)。2）原子是怎樣排列的？同種原子不同排列，性質(zhì)可大不相同，如C原子組成的金剛石和石墨，石墨軟，是導體；而金剛石硬，是絕緣體3）結(jié)構(gòu)是如何形成的？對該問題的討論有利于材料設(shè)計，如人工合成有機導體、半導體等。第6頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月4）在特定的固體中電子和原子取什么樣的運動狀態(tài)？5）它們的宏觀性質(zhì)和內(nèi)部的微觀運動形態(tài)有什么聯(lián)系？固體物理中大量篇幅討論固體中電子、原子的運動，從而說明固體的熱、聲、光、電學性質(zhì)（如抗張強度，彈性系數(shù)，比熱，熱膨脹，熱傳導，固體中聲的傳播和吸收，光的傳播、吸收和發(fā)射…),解釋固體為什么有導體、半導體和絕緣體之分，為什么有順、逆鐵磁性之分，為什么有超導性。6）各種固體有哪些可能的應(yīng)用

這是固體物理的目的。例如對電子運動狀態(tài)的研究——能帶理論——半導體物理的理論基礎(chǔ)——半導體的性質(zhì)及其應(yīng)用—技術(shù)革命—由電子管到晶體管—進入信息化時代。第7頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）固體物理的理論基礎(chǔ)——與其它課程的聯(lián)系量子力學是基礎(chǔ)：微觀粒子（電子、原子等）的運動規(guī)律及運動狀態(tài)離不開量子力學知識。粒子間的相互作用主要是電磁相互作用（庫侖力），離不開電磁理論微觀與宏觀性質(zhì)要結(jié)合，離不開統(tǒng)計熱力學知識，有人說固體物理是“高級”普通物理。是建立在量子力學、統(tǒng)計物理、電磁學、力學基礎(chǔ)上的一門綜合性物理課程。同時也是相關(guān)材料學科（半導體物理、金屬物理）的基礎(chǔ)。（三）學習固體物理的特點及注意的問題具體說十三章可以大體上分為基礎(chǔ)理論和相關(guān)的一個分支學科，所以課程是導論性質(zhì)的，它會顯得繁雜。要盡量強調(diào)各部分的聯(lián)系，突出其連貫性。但不同于四大力學，不要過分強調(diào)理論完整，不要陷入太多的數(shù)學內(nèi)容，注意離應(yīng)當放在物理思想和物理的方法上。在學習中會發(fā)現(xiàn)，理論時而用量子理論，時而用經(jīng)典理論。第8頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）本課程所使用的教材和教學內(nèi)容教材：黃昆原著韓汝琦改編，《固體物理學》，高等教育出版社，1988版。教學內(nèi)容：第1—第5章，第7章和第12章。黃昆先生簡介：參考書：（1）方俊鑫，陸棟主編，《固體物理學》（上，下），上?？萍汲霭嫔纾ㄐ掳妫?。（2）閻守勝編著，《固體物理學基礎(chǔ)》，北京大學出版社，2003年8月版。（3）馮端，金國鈞編，《凝聚態(tài)物理學》（上卷），[研究生教學用書]，高等教育出版，2002年版。馮端先生簡介：第9頁，課件共10頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）基本要求和考試、作業(yè)和答疑。

基本要求：聽課、完成作業(yè)、足夠的出勤率和課上記筆記。考試：期末閉卷考試（占總成績的70%）。作業(yè)、筆記和出勤率（占總成績的30%）。點名三次不到者，不能參加期末的考試，也就沒有成績。大概有10%左右的同學需要補考！教學內(nèi)容掌握了，作業(yè)完成了，及格應(yīng)當