《固体物理》教学大纲
学时：54 学分：3 适用专业：物理学 一、课程的性质、目的和任务
本课程属专业选修课，设置课程目的是增加学生的专业基础知识，为今后从事科研工作打下基础。本课程的目的是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、课程教学的基本要求
（1）掌握晶体结构特性，布拉伐格子分类和倒格矢；了解点群，晶体表面的几何特征。理解离子性结合，共价结合，金属性结合，范得瓦斯结合；
（2）掌握简谐近似和简正坐标，一维单、双原子链，三维晶格的振动；了解确定晶格振动谱的实验方法，局域振动；理解晶格热容的量子理论，晶格振动模式密度；了解晶格的状态方程和热膨状；
（3）理解布洛赫定理，周期场中电子运动的近自由电子运动；了解赝势，紧束缚态近似，能态密度和费米面。掌握晶体能带的对称性，能态密度和费米面；理解费米统计和电子热容量，功函数和接触电势；掌握分布函数和波耳兹曼函数，波耳兹曼方程的局限性和Kubu-Green wood公式。 三、课程教学内容 （一）晶体结构 1．一些晶格的实例 2．晶格的周期性
3．晶向、晶面和它们的标志 4．倒格子
5．晶体的宏观对称性 6．点群 7．晶格的对称性 8．晶体表面的几何结构 9．非晶态材料的结构 10．准晶态
说明：
本章的重点是晶向、晶面和它们的标志、倒格子，部分内容可以从简或不讲。 （二）固体的结合 1．离子性结合 2．共价结合 3．金属性结合 4．范德瓦耳斯结合
5．元素和化合物晶体结合的规律性 说明：
本章的重点是离子性结合、共价结合、金属性结合以及范德瓦耳斯结合。 （三）晶格振动与晶体的热学性质 1．简谐近似和简正坐标 2．一维单原子链
3．一维双原子链、声学波和光学波 4．三维晶格的振动 5．离子晶体的长光学波 6．确定晶格振动谱的实验方法 7．局域振动
8．晶格热容的量子理论 9．晶格振动模式密度 10．晶格的状态方程和热膨胀 11．晶格的热传导 12．非晶固体中的原子振动 说明：
本章的重点是简谐近似和简正坐标、一维双原子链、声学波和光学波、三维晶格的振动、晶格热容的量子理论、晶格振动模式密度，部分内容可以从简或不讲。 （四）能带理论 1．布洛赫定理
2．一维周期场中电子运动的近自由电子近似 3．三维周期场中电子运动的近自由电子近似
4．赝势
5．紧束缚近似——原子轨道线性组合法 6．晶体能带的对称性 7．能态密度和费米面 8．表面电子态 9．无序系统中的电子态 说明：
本章的重点是布洛赫定理、三维周期场中电子运动的近自由电子近似、晶体能带的对称性、能态密度和费米面，部分内容可以从简或不讲。 （五）晶体中电子在电场和磁场中的运动 1．准经典运动
2．恒定电场作用下电子的运动 3．导体、绝缘体和半导体的能带论解释 4．在恒定磁场中电子的运动 5．回旋共振
6．德·哈斯-范·阿尔芬效应 说明：
本章的重点是恒定电场作用下电子的运动、导体、绝缘体和半导体的能带论解释，部分内容可以从简或不讲。 （六）金属电子论 1．费米统计和电子热容量 2．功函数和接触电势 3．分布函数和玻耳兹曼方程 4．弛豫时间近似和电导率公式 5．各向同性弹性散射和弛豫时间 6．晶格散射和电导
7．玻耳兹曼方程的局限性Kubo-Greencwood公式 8．晶态金属的电阻率及其温度关系 9．金属—绝缘体转变 说明：
本章的重点是费米统计和电子热容量、分布函数和玻耳兹曼方程、玻耳兹曼方程的局限性Kubo-Greencwood公式，部分内容可以从简或不讲。 四、课内实践教学要求
本课程无课内实践要求。 五、考核形式
考查（闭卷） 六、学时分配
章节内容 （一）晶体结构 （二）固体的结合 （三）晶格振动与晶体的热学性质 （四）能带理论 （五）晶体中电子在电场和磁场中的运动 （六）金属电子论 合计 七、本课程与其它课程的联系
先修课程：高等数学，普通物理，热力统计，数学物理方程，量子力学等。 后续课程：高压物理，凝聚态导论，激光物理等。 八、建议教材及教学参考书
（1）《固体物理学》，黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社，1988。 （2）《固体物理学》，方俊鑫, 陆栋，上海科学技术出版社，2001。 （3）《固体物理基础》，阎守胜编著，北京大学出版社，2000。
（4）《固体物理学》，徐婉嫦，吴英凯编，北京师范大学出版社，1991。 （5）《固体物理学基础》，蔡伯熏编，高等教育出版社， 1990。 （6）《固体物理学问题与习题》，王衿奉编，山东大学出版社，2003。
学时 12 4 10 12 8 8 54