本课程基本涵盖了本科生固体物理学的核心内容,主要包括:晶体结构,倒格子和晶体衍射,晶体结合;晶格振动(声子),晶格振动热学性质;自由电子论;能带理论:近自由电子模型,紧束缚近似;布洛赫电子在电场和磁场中的运动;金属的电导理论;半导体能带结构和电子学。讲解尽可能透彻,希望大家通过这门课的学习能有所收获。
1 晶体结构
1.1 晶体结构 (1)-(11)
1 晶体结构单元测试
2 倒格子
2.1 倒格子定义、基本性质;2.2 周期性函数的傅里叶级数;2.3 倒格子和正格子的关系;2.4 布里渊区
第二单元测试
3 晶体衍射
3.1 布拉格反射公式、劳厄方程(1)-(2);3.2 原子散射因子;3.3 原胞几何结构因子、消光条件(0);3.4 单胞几何结构因子、消光条件(1)-(2);3.5 消光条件再讨论;3.6 晶体结构的实验衍射方法
第三单元测试
4 晶体结合
4.1 晶体结合能;4.2 离子性结合(1)-(2);4.3 共价结合(1)-(2);4.4 金属性结合;4.5 范德瓦尔斯结合;4.6 氢键结合;4.7 元素和化合物晶体结合规律
5 晶格振动
5.1 简谐近似和简正坐标;5.2 一维单原子链(1)-(3);5.3 一维双原子链(1)-(3);5.4 三维晶格振动(1)-(2);5.5 晶格振动谱
第五单元测试
6 晶格热容的量子理论
6.1 固体定容比热;6.2 杜隆-珀替定律;6.3 声子的统计分布函数;6.4 爱因斯坦模型;6.5 德拜模型;6.6 晶格振动的模式密度
7 晶格的热膨胀和热传导
7.1 晶格的自由能;7.2 晶体(格临爱森)状态方程;7.3 晶体的热膨胀;7.4 晶体的热传导
8 金属自由电子论
8.1 经典自由电子论;8.2 量子自由电子论
9 布洛赫定理与中心方程
9.1 能带理论的基本近似;9.2 布洛赫定理;9.3 布洛赫定理的证明;9.4 中心方程
10 近自由电子近似
10.1 一维周期场中的微扰理论;10.2 三维周期场中的微扰理论
第十单元测试
11 紧束缚近似
11.1 紧束缚模型;11.2 微扰计算;11.3 量子态k的取值、波函数和色散关系;11.4 紧束缚色散关系计算1;11.5 有效质量近似;11.6 紧束缚色散关系计算2;11.7 原子能级与能带的对应
12 布洛赫电子的准经典运动
12.1 布洛赫电子的波包和运动速度;12.2 布洛赫电子的加速度和有效质量;12.3 恒电场下布洛赫电子的运动;12.4 导体、绝缘体和半导体的能带论解释;12.5 空穴
第十二单元测试
13 布洛赫电子在恒定磁场中的运动
13.1 恒定磁场中自由电子的量子理论;13.2 恒定磁场中布洛赫电子的准经典运动;13.3 回旋共振;13.4 德.哈斯-范.阿尔芬效应
14 晶体能带的性质
14.1 晶体能带的对称性;14.2 能态密度和费米面;14.3 测量能态密度的实验
15 金属晶体的电子输运理论
15.1 非平衡分布函数与玻尔兹曼方程;15.2 各向同性弹性散射与弛豫时间;15.3 晶格散射与电导
16 半导体能带与电子论
16.1 半导体能带特性;16.2 半导体电子特性