固体物理学
固体物理学
5000+ 人选课
更新日期:2025/05/21
开课时间2023/09/11 - 2023/12/20
课程周期15 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

固体物理学是物理学专业的专业主干课,是当前凝聚态物理学的基础,而凝聚态物理是目前物理学最活跃的领域之一,同时极大的推动了当前高科技技术的进展。作为一门始于20世纪40年代的学科,经过近80多年的发展,目前已经比较成熟。湘潭大学物理学专业自上世纪80年代起,该课程就作为物理系学生的专业主干课程。

固体物理学的前修课程主要是高等数学、量子力学基础、原子物理学,后续课程是研究生课程中固体理论、凝聚态理论、群论等课程。因此,本课程必须考虑承上启下,兼顾本科素质教育背景下的教学要求和部分将来要深造学生的需求,与凝聚态物理进展相适应;同时,由于凝聚态物理与高科技发展特别是电子科技发展密切相关,该领域不断有新现象、新成果问世,需要新理论解释。这就是固体物理学最重要的特点,所以其教学还必须保持开放包容的特点,以反映这个科学不断发展的特点。

为了保持课程内容的相对稳定,并适应课程内容不断发展的新形式,我们将固体物理学分为基础内容、专题教学、实践教学三大部分,基础内容是大纲要求的核心内容,要求必须掌握,专题教学则介绍一些较新的,同时又是在现有的知识背景下能够理解的内容,目的是为了拓展学生眼界,实践教学则是对某个专题分小组进行具体实现。目标是使学生具有比较好的创新能力、综合能力和实践能力。作为物理系高年级学生的重要基础课,我们在保持教学严谨、扎实等优点的基础上,借鉴国内外大学的长处,强调在掌握基本概念、原理和方法的同时,了解相关的前沿和热点、以及与其它学科的联系;物理学方法是用最有效、最直接方法分析问题,解决问题,所以我们重点培养学生的物理思维方法、分析问题和解决问题的能力,奠定进一步学习和研究的扎实基础。

课程大纲
晶体结构和对称性
1.1-固体分类和晶体结构
1.2-晶格周期性
1.3-晶向 晶面和它们的标志
1.4-倒格子空间
1.5-晶体宏观对称性
1.6-对称操作群
1.7-对称素和点群
1.8-晶格对称性(1)
1.9-晶格对称性(2)
晶体的结合
2.1-金属键结合
2.2-共价键结合(一)
2.3-共价键结合(二)
2.4-离子键和范德瓦尔斯键结合
2.5-晶体结合能(一)
2.6-晶体结合能(二)
晶格振动及其热学性质
3.1-晶格振动哈密顿量与简正坐标
3.2-格波和声子
3.3-晶格振动实例:一维单原子链(一)
3.4-晶格振动实例:一维单原子链(二)
3.5-晶格振动实例:一维双原子链
3.6-三维晶格振动
3.7-晶格比热容和声子态密度
3.8-晶格比热容的爱因斯坦模型
3.9-晶格比热容的德拜模型
能带理论
4.1-布洛赫定理
4.2-布洛赫能谱特征(一)
4.3-布洛赫能谱特征(二)
4.4-平面波方法
4.5-近自由电子近似(一)
4.6-近自由电子近似(二)
4.7-近自由电子近似(三)
4.8-紧束缚方法
4.9-瓦尼尔函数
4.10-能带电子态密度