《固体物理学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教学目标
通过本课程的学习，使学生将能够了解固体物理学发展的基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技的发展起的作用，了解固体物理所研究的基本内容和固体物理研究前沿领域的概况，掌握固体物理学的基本概念和基本规律，掌握晶体宏观物理性质及其组成粒子之间相互作用与运动规律，并能解释晶体基本物理性质的微观机理，培养应用固体物理学理论分析和处理问题的能力。
三、理论教学内容与要求
四、考核方式
采用期末考试、平时考核的考核方式。总成绩为100分，其中期末考试成绩占总成绩的70％，平时成绩(考核包括作业、出勤、课堂讨论等)占总成绩30％。
《固体物理》课程教学大纲 课程名称：固体物理课程类别：专业必修课 适用专业：物理学考核方式：考试 总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时 一、课程性质、教学目标 固体物理学是应用物理和物理类专业的一门基础课程，是继四大力学之后的一门基础且关键的课程。主要内容是固体的结构及组成粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与运动规律，阐明固体的性能、用途以及其与微观图像的联系，以晶格振动、固态电子论和固体的能带理论为主要内容。 课程教学目标为： 课程教学目标1：通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体微观结构和宏观性质的联系。 课程教学目标2：熟悉固体无论晶格结构，基本键和作用，晶格振动的物理图像，固体电子论和能带理论等基本概念和物理图像。 课程教学目标3：了解固体物理领域的一些新进展，为以后的专业课和研究生阶段学习打好基础。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系 注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。 二、课程教学要求 本课程教学的基本结构要求：本课程以晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带理论、金属和半导体电子理论、外场中晶体电子的运动规律为基本结构，内容有晶格周期性、晶格的对称性、晶体四种结合方式、简谐振动、声子、晶格振动的热容理论、晶格振动模式密度、布洛赫定理、弱周期场近似、紧束缚近似、能态密度、准经典运动、回旋共振、德哈斯-范阿尔芬效应、电子热容等。 执行本大纲应注意的问题：
1.注意本课程与量子力学和热统的紧密联系，尤其是注意量子力学课程进度； 2．注意讲清本课程中的基本概念和基本理论，在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点，并努力反映本学科的新成就，新动向； 3．因学时有限，而内容较多，因此有一部分内容要求学生自学。学生自学部位不占总学时，但仍然是大纲要求掌握内容。学生自学部分，采用由教师提示，学生课后自学并提出问题，老师课后解答的方式； 4．注重学生思考问题，培养学生思维和研究精神。必要时对重点章节，可在讲授基础上，引导学生查阅文献资料，并进行总结，写出总结报告，以培养学生综合分析问题的能力。 三、先修课程 量子力学、热力学与统计物理 四、课程教学重、难点 教学重点：晶体结构，倒格子，晶体对称性，晶体四种结合方式，一维单、双原子链，晶格振动的模式密度，晶体比热的量子理论，布洛赫定理，一维、三维近自由电子近似，紧束缚近似，电子态密度，
阎守胜固体物理答案 【篇一：固体物理第二章答案】 ,平衡时体积为 v0，原子间相互作用势为0.如果相距为 r的两原子互作用势为 u?r???arm??rn 证明 (1) 体积弹性模量为 k=mn0 9v. 0 (2) 求出体心立方结构惰性分子的体积弹性模量. [解答]设晶体共含有 n个原子,则总能量为 u(r)= 1 2??u?rij?. ij 由于晶体表面层的原子数目与晶体内原子数目相比小得多,因此可忽略它们之间的基异,于是上式简化为u= n 2 ? u?rij ?. j 设最近邻原子间的距离为r则有rij?ajr 再令 a? 1n??am?an?m? jam,an??1n,得到 u=jj aj2???m?rn?. ?r00??平衡时r=r0,则由已知条件u(r0) = u0 得 n ???a??m??an?2 rmrn???u0 ? 00?由平衡条件 du(r)dr ?0 r0 得 n??m?am?n?an ? 2?n?1
?0. ?rm?10r0??? 由(1),(2)两式可解得 ?a2u0 m? nrm0, n(m?n) ?a?2u nm?n) nrnn(0. 利用体积弹性模量公式[参见《固体物理教程》(2.14)式] 2 k= r0 ?9v???0 ??2u?得k= 1n?m(m?1)?amn(n?1)?? ?r2?9v2??m?an?n ? r00?r0r0? = 1n?m(m?1)2um0nr0n(n?1)2un0mr0? mn9v???n? = ?u002?rm0n(m?n)r0n(m?n)? 9v. 0由于u 因此umn 0?0,0??u0,于是 k= u09v. (1) 由《固体物理教程》(2.18)式可知,一对惰性气体分子的互作用能为 1 u(r)?? ab?.若令 r6r12 a2?b? ??,????,则n 个惰性气体分子的互作用势能可表示为 4b?a? 6 ????12???? u(r)?2n??a12???a6???. ?r????r??? du(r) 由平衡条件 dr r0 ?2a12 ?0可得 r0????a
《固体物理与半导体物理学》 教学大纲 一、课程的教学目的和基本要求 教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握信息电子技术的晶体材料物理基础理论知识，以及光电子材料的主体——半导体晶体材料的各种电学、光学性质的物理机理和基本概念，为进一步学习半导体光电子器件和集成电路等的物理原理打下基础。 基本要求：要求掌握的基本内容如下：晶体结构和晶体的结合；晶格振动与固体的热学性质；晶体中的缺陷；晶体中的电子状态和固体能带理论的基本内容；电导的简单理论；半导体中的电子状态和能级理论；含杂质半导体的能级；半导体中平衡载流子的统计分布和非平衡载流子的产生复合及运动规律；半导体各种界面和表面问题以及金属半导体接触的特性；MIS结构特性；p-n结、异质结及其能带图和电流电压特性；并了解半导体超晶格等现代固体、半导体物理的发展动态等。 二、教学相关环节安排和有关说明 以课堂教学为主，平均每周安排3－4道习题，共计约64道习题，无单独实验课，第二章、第四章、第七章等部分章节中安排一小时习题课。由于课时的压缩，带*部分内容只要求了解基本概念。 三、课程主要内容及学时分配 每周5学时，共17周（85学时）。 主要内容： （一）晶体结构（11学时） 1．晶体的宏观特性 2．原子的周期性排列 3．晶系和布喇菲原胞 4．晶列指数和晶面指数 5．倒格子 6．简单的晶体结构 7．晶体结合的类型及结合能的计算 （二）晶格振动和固体的热学性质（8学时） 1．一维原子链的振动 2．二维晶格的振动与声子的概念 3．晶格比热 （三）晶体中的缺陷（3学时） 1．点缺陷及其运动 2．原子扩散 3．线缺陷——位错 （四）晶体中的电子状态（12学时） 1．金属中自由电子的状态 2．准自由电子近似 3．能带的各种计算方法
课程编号：011908 总学分：3学分 固体物理 （Solid-State Physics） 课程性质：学科大类基础课 适用专业：应用物理学专业 学时分配：课程总学时：48学时。其中：理论课学时：46学时（含演示学时）；实验学时：0学时；上机学时：0学时；习题课学时：2学时。 先行、后续课程情况：先行课：高等数学、热力学与统计物理,；后续课：量子力学,原子物理。 教材：《固体物理学》，黄昆，韩汝琦，高等教育出版社 参考书目：《固体物理学》，陆栋，上海科学技术出版社 《固体物理基础》，阎守胜，北京大学出版社 《固体物理简明教程》，蒋平，徐至中，复旦大学出版社 一、课程的目的与任务 固体物理学是应用物理和物理类各专业的一门必修基础课程，是继四大力学之后的一门基础且关键的课程，它的主要内容是研究固体的结构及组成粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与运动规律，阐明固体的性能和用途，尤其以固态电子论和固体的能带理论为主要内容。 通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论，以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展，为以后的专业课学习打好基础。 二、课程的基本要求 教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。 掌握：属于较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应比较透彻明了，并能熟练地用以分析和计算有关问题，对于能由基本定律导出的定理要求会推导。 理解：属于一般要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应明了，并能用以分析和计算有关问题。对于能由基本定律导出的定理不要求会推导。 了解：属于较低要求。对于要求了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。 三、课程教学内容
固体物理课程教学大纲 一、引言 固体物理是物理学的重要分支之一，研究物质的结构、性质和相互作用。本课程的教学旨在帮助学生建立对固体物理的基础理论和实践技能的深入理解。通过学习本课程，学生将能够掌握固体物理的核心概念、实验技术和解决实际问题的能力。 二、课程目标 1. 掌握固体物理的基础知识和理论框架； 2. 熟悉固体的晶体结构和缺陷状况； 3. 理解固体的电学、磁学和光学性质； 4. 学习固体材料的力学行为和热传导特性； 5. 培养工程实践中解决固体物理问题的能力。 三、教学内容与安排 1. 第一章：晶体结构 - 1.1 原子与晶体结构基本概念 - 1.2 晶体的晶格结构 - 1.3 晶体缺陷与点阵缺陷 - 1.4 晶体的形貌与表面结构
2. 第二章：固体的电学性质 - 2.1 电导现象与欧姆定律 - 2.2 半导体与导体 - 2.3 极化与介电材料 - 2.4 超导电性 3. 第三章：固体的磁学性质 - 3.1 磁介质与磁性材料 - 3.2 磁场与磁化强度 - 3.3 磁性材料的磁性行为 - 3.4 磁性材料的应用与技术4. 第四章：固体的光学性质 - 4.1 光的传播与折射 - 4.2 光与固体材料的相互作用 - 4.3 固体的吸收与发射 - 4.4 材料的光学性质与应用5. 第五章：固体的力学行为 - 5.1 弹性与塑性行为
- 5.2 多晶体的力学行为 - 5.3 固体的蠕变现象 - 5.4 特殊力学性质与应用 6. 第六章：固体的热传导特性 - 6.1 热传导基本原理 - 6.2 热电材料与热电效应 - 6.3 热导率的测量与表征 - 6.4 热传导的现象与应用 四、教学方法与手段 1. 授课方式：采用讲授与互动相结合的方式进行课堂教学； 2. 实验教学：通过实验教学，让学生更好地理解课程的概念与原理； 3. 论文阅读：引导学生阅读相关领域的研究论文，拓宽知识面； 4. 课程设计项目：组织学生进行课程设计项目，提高实际问题解决 能力； 5. 网络资源利用：推荐学生利用网络资源深入学习与研究。 五、考核方式与要求 1. 期中考试：考察学生对课程基础知识的理解与应用； 2. 实验报告：评估学生对实验操作与数据分析的掌握情况；
《固体物理学》教学大纲 （适用于本科物理学专业） 课程编码：140613040 学时：64学分：4 开课学期：第七学期 课程类型：专业必修课 先修课程：理论力学，电动力学，热力学与统计物理，量子力学 教学手段：多媒体 一、教学目的与任务： 本课程是物理学专业本科生的专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解固体物理学发展的基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技的发展起的作用，培养学生的科学素质和科学精神；了解固体物理所研究的基本内容和固体物理研究前沿领域的概况，培养学生的现代意识和科学远见；掌握固体物理学的基本概念和基本规律，培养掌握科学知识的方法；掌握应用固体物理学理论分析和处理问题的手段和方法，培养科学研究的方法。 二、课程的基本内容： 1.晶体的结构 2.固体的结合 3.晶格振动与晶体的热学性质 4.能带理论 5.晶体中电子在电场和磁场中的运动 6.金属电子论 三、课程的教学要求： （1）掌握晶体的空间点阵，晶体基矢的表达，倒易点阵，晶面、晶向的概念以及正点阵和倒易点阵的关系。 （2）掌握晶体的结合类型和结合性质。
（3）掌握一维晶体振动模式的色散关系，晶格振动的量子化、声子的概念。爱因斯坦模型和德拜模型解释固体的比热性质。 （4）掌握自由电子气的概念，自由电子气的费密能量，布洛赫波以及自由电子模型。 （5）掌握布里渊区的概念以及近自由电子近似和紧束缚近似方法计算能带的理论。 （6）了解晶体的对称操作类型，了解非谐效应，确定振动谱的实验方法以及晶格的自由能。 （7）了解金属中电子气的热容量，金属、半导体、绝缘体以及空穴的概念。 四、课程学时分配： 第一章晶体结构(8学时) 【教学目的】 通过本章的教学，使学生了解晶格结构的一些实例；理解和掌握晶体结构的周期性特征及其描述方法；理解和掌握晶体结构的对称性特征及其描述方法；理解和掌握倒格子的定义及其与正格子的关系。 【重点难点】 重点：晶体结构的周期性特征及其描述方法、晶体结构的对称性特征及其描述方法、倒格子及其与正格子的关系。 难点：倒格子及其与正格子的关系、对称操作与群表示。 §1—1 一些晶格的实例 简立方晶格、体心立方晶格、面心立方晶格、六角密排晶格、金刚石晶格、NaCl晶格、CsCl晶格、闪锌矿晶格、钙钛矿晶格 §1—2 晶格的周期性
《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； 《固体物理学》是物理学院的主干基础课之一，是针对微电子专业的本科生开设于二年级的第二学期的专业基础课，4个学分，课堂讲授72学时。 （二）课程简介、目标与任务； 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，同时也是微电子专业本科生学习《半导体物理学》、《半导体材料》和《固体电子器件》等后续课程的基础。 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。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。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。 （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； 先修课程要求：《力学》《量子物理》《热学》《热力学统计物理》 先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接： 《力学》中的处理物体运动的基本规律，尤其是振动与波动内容，是本课程第四章结合周期性晶体结构推演格波性质的基础。 《量子力学》或《量子物理》中的升降算符与谐振子的能量量子化，是提出声子（晶格振动的能量量子）的理论基础。 《量子力学》或《量子物理》中关于散射态的处理，如直角势垒和直角势阱的散射态，是学习电子声子散射和电子杂质散射的理论基础，也是学习电子在周期性势场下行为的基础。 《量子力学》或《量子物理》中关于束缚态的处理，是本课程第八章学习非本征半导体的理论基础。 《原子物理学》或《量子物理》中类氢原子的量子理论基础，原子的壳层结构，电子的自旋，是本课程第三章学习晶体结合的理论基础。 《热力学统计物理》和《热学》的基本原理，气体分子动理论，能量均分定理，内能和热容，平衡态的统计规律，是学习本课程第五章声子热学性质的基础。 《热力学统计物理》和《热学》中近独立粒子的最概然分布，是学习第六章自由电子费米气体的理论基础。 （四）教材与主要参考书。 本课程的教材采用国际上知名的基特尔的《固体物理学导论（第八版）》，此教材已在全球100多个国家和地区的高等院校中采用。本科阶段主要讲授该书的前九章，这部
固体物理课程教学大纲 课程名称：固体物理学课程编号：ZH32009 英文名称：Solid State Physics 学时：72学时学分：4学分开课学期：第五学期 适用专业：材料物理、应用物理、电子科学、信息显示与光电技术、材料化学 课程类别：专业核心 预修课程：量子力学、数学物理方法、热力学与统计物理、大学物理。教材：《Introduction to Solid State Physics》，C.M.Kittel 著，John-wiley 一、课程的性质及任务 《固体物理学》是国内外物理类、材料类、微电子类专业的专业核心课程。它在大学前期所学全部物理专业基础课－－普通物理学、理论物理学、高等数学、量子力学、热力学统计物理等基础上，学习晶体结构、晶格振动、能带理论等基础知识。固体物理还是整个物理学中最大的研究领域，它包括半导体、超导体、激光器件、磁记录薄膜、纳米材料等所有材料的研究。通过《固体物理学》的学习，使学生掌握研究固体物理的基本方法和理论，为学习后续的一些专业主干课程，如《半导体物理》、《凝聚态物理》、《光电子材料》、《固体理论》等奠定必要的基础。同时，《固体物理学》课程也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法、科技创新能力的重要途径。 二、课程内容及学习方法
内容提要：基本内容有两大部分: 一是晶格理论, 二是固体电子理论。晶格理论包括:晶体的基本结构；晶体结构的测试方法；晶体中原子间的结合力和晶体的结合类型；晶格的热振动及热容理论。固体电子论包括: 固体中电子的能带理论；金属中自由电子理论。 1、晶体的结构 晶体的特征，空间点阵，晶格周期性、基矢，密堆积，晶向、晶面、密勒指数，晶体对称性。 2、晶体结构的测定 倒格子空间、布拉格方程、布里渊区、结构因子、X光衍射方法及应用。 3、晶体的结合 原子的电负性，晶体的结合类型，结合力的—般性质，分子晶体的结合能，离子晶体的结合能、离子半径，原子晶体的结合。 4、晶格振动与晶体的热学性质 一维原子链的振动，简正振动、声子，长波近似，晶格振动的热容理论、固体比热，非简谐效应。 5、能带理论基础 能带理论的基本假设，周期场中单电子状态的一般性质，近自由电子近似，紧束缚近似，能带计算的近似方法，费米面的构造。 6、金属电子论基础 电子运动的半经典模型，恒定电场和磁场作用下电子的运动，费米面的测量，光电子谱研究能带结构，一些金属的能带结构。 金属自由电子气体模型，电子比热的量子理论，逸出功、接触电势差，电场中的自由电子，光学性质，霍耳效应，金属热导率。
《固体物理》课程教学大纲 一、《材料制备技术》课程说明 （一）课程代码：08131007 （二）课程英文名称：Solid State Physics （三）开课对象：物理系本科专业 （四）课程性质： 本课程是材料物理专业和应用物理专业的一门专业必修课。 （五）教学目的 这是继大学物理以后基础且关键的一门课程。通过本课程的学习，使学生了解晶体结构的基本描述、固体材料的宏观和微观特性，以及自由电子模型和能带理论等，掌握周期性结构固体材料的常规性质和处理方法，为以后专业课程的学习提供基础的知识。 （六）教学内容： 基本内容有两大部分：一是晶格理论，二是固体电子理论。晶格理论包括：晶体的基本结构及确定晶格结构的X光衍射方法；晶体中原子间的结合力和晶体的结合类型；晶格的热振动及热容理论；晶格的缺陷及其运动规律。固体电子论包括：固体中电子的能带理论；金属中自由电子理论和电子的输运性质。 （七）学时数、学分数及学时数具体分配 学时数：72 学分数：4 （八）教学方式： 课堂教学 （九）考核方式和成绩记载说明： 考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。 二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章晶体的几何 教学要点： 通过本章的教学使学生初步了解晶体几何学的基本知识，掌握晶格、晶面、晶向等基本
概念，对点群和对称性有一定的了解。 教学时数：12 教学内容： 第一节：晶格及其周期性 第二节：晶向、晶面和它们的标志 第三节：晶体的宏观对称和点群 第四节：晶格的对称性 考核要求： 1.理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别（领会） 2.掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解对称性和点阵的基本类型（识 记） 3.了解简单的晶体结构（识记） 4.掌握倒易点阵和布里渊区的概念，能够熟练地求出倒格子矢量和布里渊区（应用） 第二章晶体的结合 教学要点： 了解晶体的基本结合形式，掌握原子的负电性的基本原理，能熟练计算离子晶体的结合能。 教学时数：8 教学内容： 第一节：晶体的基本结合形式 第二节：原子的负电性 第三节：元素和化合物晶体结合的规律性 第四节：结合能 考核要求： 1.了解固体结合的几种基本形式（领会） 2.理解离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结合等概念（识记） 第三章相图 教学要点： 介绍相图的基本概念，了解两相平衡、三相平衡时的相图特点以及相转变过程中的一系列物理化学性质的改变在相图上的反映。 教学时数：9 教学内容： 第一节：固体相 第二节：两相平衡并存的准静态相变 第三节：三相平衡并存与共晶和包晶转变 第四节：相转变过程的实例 第五节：固溶体的混合熵和自由能 第六节：有限和连续固溶体 第七节：高温熔化和共晶相图 考核要求： 1．相图的基本概念（识记） 2．相平衡与相变（领会）
《固体物理》教学大纲 一、课程地位与课程目标 （一）课程地位 固体物理是微电子学专业本科生必修的学科基础课程。它着重讲述固体的结构、组成固体的粒子之间相互作用及其运动规律，并在此基础上阐明固体的基本性质和其应用原理，包括晶格理论、晶体电子理论。通过该课程的学习，为后续学习半导体物理、半导体器件、太阳能光伏技术、半导体材料和从事微电子学的研究打下坚实的基础。 （二）课程目标 1．综合应用物理学的基础知识和基本原理分析和解决固体问题； 2．注重基础理论和实验事实之间的相互促进的关系，不强调理论的严格性； 3．为各种固体材料的应用和固体器件的设计提供基本理论和基础知识。 4．固体物理课可以帮助学生巩固、加深和丰富所学到的物理学知识和理论，结合一些先进的计算软件，完成一些思考题和大作业，加深对内容的理解和对具体知识的掌握。5．通过分组讨论/大型作业/翻转课堂等，培养学生具有团队意识和人际交流能力。 二、课程目标达成的途径与方法 本课程采用理论教学、翻转课堂、专题讨论相结合；采用板书、多媒体教学和引入计算机辅助教学等多种教学手段，布置实践作业或大型综合作业来实现本课程的课程目标。 三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。 四、课程主要内容与基本要求 绪论 固体物理发展简史 课程知识框架 要求：了解固体物理学的历史和发展过程，了解固体物理的研究范畴和研究方法，了解固体物理知识体系的构架。 第一章晶体结构 §1.1 晶体的宏观特性 §1.2 晶体的微观结构 §1.3 晶体的基本类型 §1.4 典型的晶体结构 §1.5 晶体的对称性 §1.6 晶面和晶面指数 §1.7 晶体的倒格子与布里渊区 §1.8 晶体中的X光衍射 要求：掌握晶体、非晶体的概念，及其主要区别；熟练掌握空间点阵（布拉菲格子）、基元的概念，以及它们与晶体结构的关系；理解对称操作，掌握14种布喇菲格子的结构特点，7大晶系之间的相互演变；理解原子半径、配位数、致密度的概念。理解常见晶体：氯化钠结构、氯化铯结构、金刚结构石、立方硫化锌结构、六角密堆积结构、六角硫化锌结构的特点；理解晶体的对称性，了解各种对称操作；掌握格点指数、晶向指数、晶面指数的概念，以及晶轴、晶面的表示方法；熟练掌握倒易点阵的概念及表述，掌握布里渊区的概念及了解简单立方、体心、面心立方结构的晶体的布里渊区的形状；理解散射波振幅的推导。了解劳埃方程的图示。 第二章晶体的结合 §2.1 内能函数与晶体的性质 §2.2 离子结合 §2.3 共价结合 §2.4 金属结合
固体物理 一、课程说明 课程编号：060306Z10 课程名称：固体物理/ Solid State Physics 课程类别：学科专业基础课程 学时/学分：32/2 先修课程：高等数学、大学物理、量子力学、统计物理 适用专业：材料科学与工程专业本科生 教材、教学参考书： 1.齐卫宏，编著. 固体物理与计算材料. 长沙：XX大学出版社. 2017年； 2.黄昆原著，韩汝琦改编. 固体物理学. 北京：高等教育出版社. 1988年； 3.方俊鑫，陆栋编著. 固体物理（上、下册）. 上海：上海科学技术出版社，1980； 4.曹全喜等编著. 固体物理基础. 西安：西安电子科技大学出版社. 2008年. 二、课程设置的目的意义 本课程是从电子、原子和分子的角度研究固体的结构和性质的一门基础理论学科，是深入学习材料科学的基础，是材料科学与工程各专业方向的一门重要基础课程。本课程主要讲述固体的结构及其组成粒子间的相互作用与运动规律，是理论和应用之间的桥梁学科。课程主要使学生较系统地掌握固体物理的基本概念和基本原理，并能综合运用固体物理的基本原理分析固体的物理性质，为进一步学习专业知识奠定良好的基础。 三、课程的基本要求 知识：通过本课程的学习，使学生较为系统地掌握固体物理的基本概念和基本原理；掌握材料电子结构、原子结构的基本理论，能够为学生深入学习材料科学基础课程打下坚实的基础。 能力：培养学生综合运用固体物理的基本原理分析固体的物理性质、解释实验结果等方面的能力。 素质：建立固体结构-性能的观念，建立利用理论分析固体性能的思维模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。 四、教学内容、重点难点及教学设计
北京工业大学 “固体物理Ⅰ”课程教学大纲 英文名称：Solid State Physics 课程编号： 课程类型：专业限选课 学时：32 学分：2 面向对象：材料科学与工程专业及相关专业 先修课程：普通物理、材料科学基础 一、课程性质和目（任务） 《固体物理Ⅰ》是材料科学与工程专业专业限选课。其任务是让学生掌握固体物理基本规律、基本概念和处理固体物理学问题特有方法，为后续课程学习奠定必要理论基础，同时培养学生综合所学知识分析问题和解决问题能力。 二、课程教学内容及要 求 总体目和要求： （1）了解固体物理学发展基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技发展起作用。
（2）掌握固体物理学基本概念和基本规律，培养掌握科学知识方法。（3）熟悉应用固体物理学理论分析和处理问题手段方法。 章节要求 第一章绪言（1学时） 要求了解固体物理发展过程和当前固体物理研究进展，了解固体物理理论与材料性能与应用之间关联性。 第二章晶体结构（5学时） 要求学生掌握晶体宏观特性、晶体微观结构、常见晶体结构、晶体对称性和晶面与晶向概念；了解倒格子与布里渊区概念 [1] 了解晶格基矢，晶格周期性、空间点阵概念，掌握原胞、晶胞，晶列、晶面指数表示方法 [2] 理解晶体结构对称性 [3] 理解密堆积、配位数 [4] 了解倒易点阵，倒格子（布里渊区） 第三章晶体结合（6学时） 要求学生掌握晶体结合普遍特性；熟悉离子键，共价键，金属键，分子键，氢键和特性；理解晶体结合类型与原子负电性关系。 [1] 掌握晶体结合一般性描述 [2] 理解晶体结合基本类型及特性 [3] 了解晶体结合与原子负电性 第四章晶格振动（6学时）
材料物理教学大纲 《材料物理学》教学大纲 先修课程：大学物理；近代物理；固体物理；适用专业：材料物理本 科 本课程以课堂教授为主，并辅以“材料科学前沿讲座”和“材料物理 实验”教学，以突出课程内容的先进性，拓展学生的眼界，并使学生对所 学的理论知识具像化，获得实践体验。 一、教学基本目标 强化专业基础，突出课程特色。同时考虑减少总学时和增加实验教学课，梳理该课程与其他相关专业课的融合通道，合理组合基础课，专业课，实验课和前沿交叉课的教学。培养学生专业知识和知识创新能力。训练学 生从物理学研究理论角度面对材料学的问题，建立基础与专业通道。以开 拓学生的视野，增强就业竞争力。 二、课程简介 材料物理是材料物理专业的一门专业主干课程。本课程主要教授材料（主要是凝聚物质）本征的性质（微观结构、运动状态、物理性质）以及 它们在各种外界条件（如热、力、光、电、磁、各种微观粒子束辐照）下 发生的变化。涉及到高分子物理、金属物理、半导体物理、超导物理、电 介质物理学及表面物理学、晶态及非晶态物理学等多门学科。通过本课程 学习，学生可以对材料，特别是功能材料的结构、制备机理及各种物理性 质有较全面的了解，从而为学生将来从事有关新型材料的研制、开发、应 用奠定基础。
材料科学研究材料的组成、结构、性能、生产流程和使用效能以及它们之间的关系。材料科学涉及到的基础和应用领域相当广泛，因此需要对这些领域的基本知识、概念和方法进行较为全面的了解，特别是各学科共同的基础知识。由于材料物理学涉及到金属、晶体、陶瓷、半导体、非晶和聚合物等多个学科，传统的课程限于历史原因往往侧重在某一方面，不利于学生对材料科学的现状建立全面了解，因此本课程在内容上注意涵盖了材料的概况、结构、缺陷、扩散、相变、物性及材料设计的基本方法等材料科学的主要内容，讨论了金属、半导体、介电体、聚合物和超导体等多种类型的材料，在结构上力求建立较为连贯统一的理论框架来概括丰富多彩的材料，以充分体现材料的多样性和概念的统一性。 课程性质： 必修 学时/学分：56/3.5考核方式： 考试 大纲执笔人：田晓慧大纲审核人：教科主任 三、教学基本内容 第一章材料的物理学基础20学时 1．1粒子与波 1．2原子、分子结构与光谱1．3带电粒子在电磁场中的运动1．4带电粒子与物质的相互作用1．5光与物质的相互作用 1．6荧光光谱及其在材料研究中的应用(材料科学前沿讲座)第二章材料的物理性质16学时
《材料物理》课程教学大纲 一、课程的基本信息 适应对象：物理学专业应用物理方向本科生（理科） 课程代码：16E04716 学时分配：54学时 赋予学分：3学分 先修课程：力学、热学、光学、电磁学 后续课程：量子力学、热力学与统计物理、固体物理 二、课程性质与任务 《材料物理》是物理学应用物理专业的一门基础必修课，本课程的任务是通过各种教学环节，使学生通过学习掌握金属物理、半导体物理、磁学、电介质物理等多学科基础理论。 三、教学目的与要求 通过材料物理的教学，使学生获得材料学方面相对完整而充实的知识，对近代物理学的全貌有一个基本的和概括的了解，毕业后可适应材料研究与开发工作。 四、教学内容与安排 第一章绪论（4课时） 教学内容： 第一节材料结构层次 第二节工程材料常见性质与性能 第三节材料的选择 第四节材料的加工工艺、材料性能的环境效应 教学要求： 1.了解发展背景以及本课程的主要内容； 2.介绍本课程的主要特点及学习方法； 3.了解本课程的目的和要求。 第二章固体的晶体结构（8课时） 教学内容： 第一节晶体结构及特性 第二节晶体结构的周期性 第三节晶体结构的对称性 第四节晶体结构的表征 第五节常见晶体结构 第六节实际晶体的结构特征
第七节倒易点阵 教学要求： 1. 使学生掌握晶体与非晶体的特点； 2. 了解空间点阵、结晶学指数、晶向与晶面的关系； 3. 掌握金属晶体的结构、非金属元素单质的晶体结构；无机化合物结构。 第三章固体的能带理论基础（8课时） 教学内容： 第一节固体中的电子状态和能带的形成 第二节周期势场中的电子状态和能带结构 第三节布里渊区和能带理论 第四节导体、半导体和绝缘体 第五节能带理论意义及其局限性 教学要求： 1. 使学生掌握能带结构示意图； 2. 理解晶体中电子运动的量子状态； 3. 掌握布里渊区和能带理论。 第四章晶体的结构缺陷及其运动（6课时） 教学内容： 第一节点缺陷 第二节位错 第三节位错和缺陷相互作用 第四节晶体中位错的产生极其观察 第五节常见晶体中的特殊位错结构 第六节晶界和相界 教学要求： 1. 掌握晶体缺陷的类型及缺陷反应表示法； 2. 了解晶体缺陷有利于分析研究结构敏感性能的变化规律和相变、扩散、塑性变形、再 结晶以及氧化、烧结等现象，对探索材料晶体中的奥秘和推动材料科学的发展起着重要作用。 第五章固体表面和界面结构与特性（4课时） 教学内容： 第一节固体表面和界面结构 第二节吸附与偏析 教学要求： 1. 掌握固体的表面及其结构； 2. 掌握润湿与粘附：润湿的类型、接触角和Young方程、非理想固体表面上的接触角（选
《固体物理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编号:13103104 课程类别:专业核心课程 适应专业:材料物理 总学时:64学时 总学分:3学分 课程简介: 固体物理学是研究固体的结构及其组成粒子之间相互作用与运动规律的学科,也是材料物理的重要基础课程。固体物理学研究的对象是由大量粒子组成的复杂系统。这些大量粒子之间存在着复杂的相互作用,但同时也包含了丰富的物理现象。对于这种复杂的系统,人们必须作近似处理,找出描述某种现象的物理本质。这对学生的抽象、假设、创造力的培养是非常重要的。 授课教材:《固体物理学》,黄昆、韩汝琦,高等教育出版社,1988,1996年获国家科学技术进步二等奖、全国第二届优秀教材特奖 参考书目: [1]《固体物理引论》,基特耳著、万纾民等译,人民教育出版社,1962年。 [2]《固体物理学》,H.E.Hall,刘志远等译,高等教育出版社,1983年。 [3]《固体物理学》,谢希德等,上海科学技术出版社,1961年。
[4]《固体物理学》,顾秉林、王喜坤,清华大学出版社,1989年。 [5]《固体物理》,徐毓龙、阎西林,西安电子科技大学出版社,1990年。 [6]《固体物理学》,陈长乐,西北工业大学出版社出版,2000年。 二、课程教育目标 固体物理学是物理学中的重要分支,本课程是材料物理学的基础理论课,是物理专业及其相近专业非常重要的基础课、必修课。课程强调对固体物理学的科学方法、物理图象的理解。学生通过本课程的学习要求掌握固体物理学的基本概念、基本模型和方法,了解它们在各类技术中的应用,为进一步学习专业课,为毕业后从事科研和高新技术工作打下坚实的基础。 三、教学内容与要求 第一章晶体结构 教学重点:晶体结构,空间点阵,倒移点阵晶向、晶面指数 教学难点:倒格子,晶体对称操作 教学时数:10学时 教学内容:一些晶格的实例,晶格的周期性,晶向、晶面和它们的标志,倒格子,晶体的宏观对称性。 教学方式:课堂讲授 教学要求:
《固体物理》教学大纲 课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。 一、课程地位与课程目标 （一）课程地位 《固体物理学》研究固体结构及其组成粒子(原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科。它是物理、材料及电子类专业的重要的专业基础课,也是许多新兴电子、材料科学的基础。 （二）课程目标 1.通过本课程的学习, 使学生们系统掌握固体的基本结构和基本理论 2.学习和掌握处理微观粒子运动的理论方法，培养学生分析和解决问题的能力，为后续的课程打下坚实的基础， 3.了解固体物理学发展的基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技的发展起的作用，培养学生的科学素养。 二、课程目标达成的途径与方法 以教师课堂讲授为主，结合课堂讨论、习题课和课外作业等。 课堂教学教师采用PPT和板书相结合方式进行讲授。PPT显示清晰的晶体结构图象 课堂讨论采用针对特定内容和习题，教师给出思路，学生通过讨论和计算给出结果，教师最后改正总结。 三、课程主要内容与基本要求 结构的周期性，晶面指数与晶向指数，配位数与密堆积，晶胞和晶体的宏观对称性以及32个晶体学点群。重点掌握倒格子的概念和基本性质。掌握布里渊区概念飞迸作图。理解晶体点群和对称性。了解非晶体和准晶的结构。 结合力的一般性质，非极性分子和离子晶体的结合能，离子半径，原子晶体的结合。掌握晶体的四种键合方式及相关计算。 长声学波和离子晶体的长光学波，晶格振动模式密度，声子的热容。熟练掌握一维原子链中格波的产生和格波的色散关系，以及离子晶体的长光学波的描述。理解晶格热容的量子理论和声子基本知识，熟练掌握德拜模型并作相应计算。 布洛赫定理，一维周期场中电子运动的近自由电子近似，三维周期场中电子运动的近自由电子近似。紧束缚近似。能态密度与费米面。光电子谱研究能带结构。掌握近自由电子近似和紧束缚近似方法计算能带的理论并计算。了解非谐效应，确定振动谱的实验方法以及晶格的自由能，了解热缺陷的运动、产生和复合以及缺陷扩散的微观机制，热缺陷在外力下的运动。
贵州大学研究生课程教学大纲 任课教师姓名：张晋敏课程名称：固体物理学（II）课内学时数：54 学分数： 3 使用院系部和专业：理学院微电子学与固体电子学开课学期：2009年秋[研一（上）] 开课时间：教学第二周—教学第十八周课程要求及目的： 学习《固体物理学》，要求学生熟悉并掌握固体物理的基本概念和术语；深入理解固体宏观性质和微观粒子行为间的必然关联；透彻理解固体中粒子运动的定性概念和物理模型；掌握描述微观粒子运动的理论处理方法。在此基础上，作为硕士研究生，还应该学习固体物理相关专题和了解固体物理学前沿研究领域。 《固体物理学》是固体物理各分支学科如半导体材料、固体电子器件物理、材料科学等课程的重要基础课程，同时也为学生以后从事材料科学、新材料、功能材料及固体电子器件的研制和开发、材料性能检测等工作打下坚实的基础。 教学内容及学时安排： (一) 教学安排 本课程按教学计划，应安排在一年级上期进行。计划学时数为54学时，其中授课54学时，复习考试6学时。 (二) 教学内容和要求： 教学内容分为三大部分，第一部分为固体物理基本概念和基础理论，包括
《固体物理学I》的所有内容，第二部分为固体物理相关专题，第三部分是固体物理学前沿研究。教学要求见第一章教学内容之后。 (三) 教学内容及学时安排 第一部分固体物理学基础 第一章晶体结构（6 学时） 1.1 晶体的周期结构 1.2 十四种布拉维格子和七大晶系 1.3 典型的晶体结构 1.4 晶面和米勒指数 1.5 晶体的对称性 第一章教学要求 1.了解晶体的定义及一般性质，准确掌握固体物理的基本概念和术语，深入理解 空间点阵与晶体结构之间的关系； 2.注意区分一些易混淆的概念如简单格子与复式格子、原胞与晶胞等； 3.了解晶列、晶面的标示方法，掌握晶向指数、晶面指数的计算； 4.理解晶体对称性的物理意义，掌握描述晶体宏观对称性的基本对称要素及相应 的对称操作； 5.掌握晶系划分的原则，熟记七大晶系及十四种布喇菲格子，掌握各晶系的对称 特征及相应的基矢配置。 第二章晶体中的衍射（3 学时）