固体物理学
固体物理学
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更新日期:2025/07/01
开课平台学银在线
开课高校湖北大学
开课教师江娟章天金祁亚军夏晨周鹏
学科专业工学材料类
开课时间2025/02/13 - 2025/07/11
课程周期22 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

1. 晶体结构的周期性和典型晶体的晶格结构;倒格子的概念,明确倒格子和正格子的关系; 14种布拉菲格子及其特征;

2. 固体结合的方式及本质;离子性和范德瓦尔斯结合的特点;平衡间距、结合能和体弹模量的计算;

3. 晶格振动色散关系的确定和晶格热熔的量子理论;计算晶格振动模式密度;

4. 能带理论的近自由电子近似和紧束缚近似两种模型;用能带理论解释固体的导电性;

5. 准经典运动的特点;建立晶体中电子运动的基本物理图像;

6. 金属电子论的基本内容;电子热熔的计算方法;了解接触电势差和功函数;

7. 缺陷的种类与材料导电性的关联。

课程大纲

引言

  • 1.1 引言

第一章 晶体结构

  • 2.1 1.1 晶格的周期性与典型的晶体结构
  • 2.2 1.2 晶向和晶面
  • 2.3 1.3 空间点阵类型
  • 2.4 1.4倒格子
  • 2.5 第一章测验

第二章 固体的结合

  • 3.1 2.1 晶体结合类型与特性
  • 3.2 2.2 离子晶体的结合能及马德隆常数的计算
  • 3.3 2.3 共价晶体及其成键态与反键态
  • 3.4 第二章测验

第三章 晶格振动与晶体的热学性质

  • 4.1 3.1 简谐近似和一维单原子链
  • 4.2 3.2 一维双原子链
  • 4.3 3.3 三维晶格的振动
  • 4.4 3.4 简正振动和声子
  • 4.5 3.5 晶格振动模式密度
  • 4.6 3.6 晶体热容的量子理论--爱因斯坦模型
  • 4.7 3.7 晶体热容的量子理论--德拜模型
  • 4.8 第三章测验

第四章 能带理论

  • 5.1 4.1 布洛赫定理
  • 5.2 4.2 布里渊区
  • 5.3 4.3 近自由电子近似
  • 5.4 4.4 三维周期势场近自由电子近似
  • 5.5 4.5 紧束缚近似
  • 5.6 4.6 能态密度与费米面
  • 5.7 第四章测验

第五章 晶体中电子在电场和磁场中的运动

  • 6.1 5.1 准经典运动及其速度
  • 6.2 5.2 准经典运动的加速度与质量
  • 6.3 5.3 恒定电场作用下电子的运动
  • 6.4 5.4 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
  • 6.5 5.5 在恒定磁场中电子的运动
  • 6.6 5.6 回旋共振
  • 6.7 5.7 德哈斯-范阿尔芬效应
  • 6.8 第五章测验

第六章 金属电子论

  • 7.1 6.1 经典电子气
  • 7.2 6.2 自由电子气的量子理论
  • 7.3 6.3 电子气热容量
  • 7.4 6.4 电导率和欧姆定律
  • 7.5 6.5 金属的热导率
  • 7.6 6.6 霍尔效应
  • 7.7 6.7 功函数和接触电势差

第七章 晶体中的缺陷和扩散

  • 8.1 7.1 晶体缺陷的基本类型
  • 8.2 7.2 热缺陷的统计理论
  • 8.3 7.3 晶体中的扩散
  • 8.4 7.4 离子晶体的点缺陷及导电性