3.1 简谐近似和简正坐标、一维单原子链
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第二卷固体物理知识点(参考黄昆的书,学有余力也建议学习韦丹固体物理,各有特色)第一章晶体结构1.1 晶格的相关概念及几种不同晶格1.2 理解原胞概念1.3 晶面晶向的标定1.4 倒易点阵的定义及相关性质1.5 立方体、正四面体、正六角柱的对称操作1.6 五种旋转对称的推导1.7 十四种布拉伐格子,结合材料科学基础,弄清楚。
1.8 表1-2记住,材科基会考第二章固体的结合2.1 离子性结合的特点,推导马德隆常数,系统内能的表示,求平衡距离和体变模量2.2 共价结合的特点2.3 金属性结合的特点,排斥作用来源2.4 范德瓦尔斯结合的特点,Lennard-Jones 势的相关推导第三章晶格振动与晶体的热学性质3.1 了解简谐近似、简正坐标、振动模的概念3.2 格波、声子概念,一维单原子链的色散关系等计算,q 的范围,长波极限特点3.3 一维双原子链相关推导,q 的取值范围,声学波光学波的概念,长波极限的特点3.4 声学波,光学波的数量判断,q 的分布密度,第一布里渊区的概念,画法3.5 了解LST 关系3.6 确定色散关系的几种方法及其原理3.8 爱因斯坦模型和德拜模型的假设、结果、适用范围、缺陷及全部推导过程3.9 不同条件下推导晶格振动模式密度3.10 热膨胀产生原因3.11晶格热传导原理,热导率的影响因素,N、U过程,不同温度下晶格热导原理第四章能带理论4.1 布洛赫定理内容,简约波矢概念4.2 一维周期长中求带隙大小,解释其成因4.3 三维周期场的布里渊区和能带,SC、BCC、FCC的简约布里渊区及相关数据。
结合2015年十一题和课后4.8弄懂图4-114.5 紧束缚近似的概念,该近似下求SC、BCC、FCC的能带函数E(k)4.7 不同维度下求能态密度,近自由电子的等能面,费米面,费米半径的相关计算第五章晶体中电子在电场和磁场中的运动5.1 波包概念,E、F、v、a、m*的相关公式及计算5.2 恒定电场下电子的运动过程,振荡频率5.3 导体、半导体、绝缘体的能带特点5.4 了解廊道能级概念5.5 回旋共振的应用5.6 德·哈斯-范·阿尔芬效应的原理及作用第六章金属电子论(可参考材科学习辅导第九章:功能材料基础)6.1 电子热容量公式(掌握大致证明过程),电子热容量与晶格热容量大小比较及原理6.3 了解定态导电过程中的玻尔兹曼方程6.4 了解弛豫时间的概念及电导率公式6.5 了解对各向同性散射过程中弛豫时间表达式的理解6.6 晶格散射的 U 过程和 N 过程,弛豫时间公式中包含的两个重要结论第七章至第十一章:出现频率极低,搞懂相关真题,学有余力关注其中一些概念即可。
《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。
第一部分晶体结构和晶体缺陷1. 原子的负电性:原子得失价电子能力的一种度量。
其定义为:负电性=0.18(电离能+亲和能)2. 共价键的定义和特性能把两个原子结合在一起的一对为两个原子所共有的自旋相反配对的电子结构,称为共价键。
3.金刚石结构为什么要提出杂化轨道的概念?金刚石中的C原子不是以单独C原子的基态为基础的,每个C原子与周围形成四个等价的共价键。
4.V、VI、VII族元素仅靠共价键能否形成三维晶体?Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ族元素也可以形成共价键,但由于共价键的饱和性,Ⅴ族元素只能形成三个共价键,Ⅵ、Ⅶ族元素则只能分别形成二个,一个共价键,但仅有三个、二个、一个共价键不能形成三维晶体。
所以对Ⅴ族元素三个共价键常在一个平面上,形成层状结构,而各原子间则靠范德瓦尔斯力结合,对Ⅵ族元素,二个共价键常形成环状结构,各个环之间依靠范德瓦尔斯力结合;对于Ⅶ族元素,常由一个共价键先组成分子,而分子之间依靠范德瓦尔斯力形成分子晶体。
5..晶体结构,空间点阵,格点,布拉菲格子、单式格子和复式格子之间的关系和区别。
(课本第3页)晶体结构=基元+空间点阵6.配位数的定义是什么?点阵中和一个原子相邻的原子数称为配位数(CN)7.晶体中有哪几种密堆积,密堆积的配位数是多少?8.晶向指数,晶面指数是如何定义的?(课本第14页)9.七种晶系和十四种B格子是根据什么划分的?(课本第8页)10.肖特基缺陷、费仑克尔缺陷、色心、F心、V心是如何定义的?色心是一种非化学计量比引起的空位缺陷。
该空位能够吸收可见光使原来透明的晶体出现颜色,因而称它们为色心,最简单的色心是F心。
所谓F心是离子晶体中的一个负离子空位束缚一个电子构成的点缺陷。
(课本第84-89页)11.刃位错和螺位错分别与位错线的关系如何?刃型位错的特点是位错线垂直于滑移矢量;螺型位错的特点是位错线平行于滑移矢量。
12.位错线的定义和特征如何?1.滑移区与未滑移区的分界线;2.位错线附近原子排列失去周期性;3.位错线附近原子受应力作用强,能量高,位错不是热运动的结果;4.位错线的几何形状可能很复杂,可能在体内形成闭合线,可能在晶体表面露头,不可能在体内中断。