《固体理论》教学大纲

《固体物理》课程教学大纲课程名称：固体物理课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标固体物理学是应用物理和物理类专业的一门基础课程，是继四大力学之后的一门基础且关键的课程。

主要内容是固体的结构及组成粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与运动规律，阐明固体的性能、用途以及其与微观图像的联系，以晶格振动、固态电子论和固体的能带理论为主要内容。

课程教学目标为：课程教学目标1：通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体微观结构和宏观性质的联系。

课程教学目标2：熟悉固体无论晶格结构，基本键和作用，晶格振动的物理图像，固体电子论和能带理论等基本概念和物理图像。

课程教学目标3：了解固体物理领域的一些新进展，为以后的专业课和研究生阶段学习打好基础。

课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。

二、课程教学要求本课程教学的基本结构要求：本课程以晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带理论、金属和半导体电子理论、外场中晶体电子的运动规律为基本结构，内容有晶格周期性、晶格的对称性、晶体四种结合方式、简谐振动、声子、晶格振动的热容理论、晶格振动模式密度、布洛赫定理、弱周期场近似、紧束缚近似、能态密度、准经典运动、回旋共振、德哈斯-范阿尔芬效应、电子热容等。

执行本大纲应注意的问题：1.注意本课程与量子力学和热统的紧密联系，尤其是注意量子力学课程进度；2．注意讲清本课程中的基本概念和基本理论，在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点，并努力反映本学科的新成就，新动向；3．因学时有限，而内容较多，因此有一部分内容要求学生自学。

学生自学部位不占总学时，但仍然是大纲要求掌握内容。

学生自学部分，采用由教师提示，学生课后自学并提出问题，老师课后解答的方式；4．注重学生思考问题，培养学生思维和研究精神。

《固体物理》课程教学大纲一、《材料制备技术》课程说明（一）课程代码：08131007（二）课程英文名称：Solid State Physics（三）开课对象：物理系本科专业（四）课程性质：本课程是材料物理专业和应用物理专业的一门专业必修课。

（五）教学目的这是继大学物理以后基础且关键的一门课程。

通过本课程的学习，使学生了解晶体结构的基本描述、固体材料的宏观和微观特性，以及自由电子模型和能带理论等，掌握周期性结构固体材料的常规性质和处理方法，为以后专业课程的学习提供基础的知识。

（六）教学内容：基本内容有两大部分：一是晶格理论，二是固体电子理论。

晶格理论包括：晶体的基本结构及确定晶格结构的X光衍射方法；晶体中原子间的结合力和晶体的结合类型；晶格的热振动及热容理论；晶格的缺陷及其运动规律。

固体电子论包括：固体中电子的能带理论；金属中自由电子理论和电子的输运性质。

（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72学分数：4（八）教学方式：课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明：考核方式为考试。

严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。

二、讲授大纲与各章的基本要求第一章晶体的几何教学要点：通过本章的教学使学生初步了解晶体几何学的基本知识，掌握晶格、晶面、晶向等基本概念，对点群和对称性有一定的了解。

教学时数：12教学内容：第一节：晶格及其周期性第二节：晶向、晶面和它们的标志第三节：晶体的宏观对称和点群第四节：晶格的对称性考核要求：1.理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别（领会）2.掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解对称性和点阵的基本类型（识记）3.了解简单的晶体结构（识记）4.掌握倒易点阵和布里渊区的概念，能够熟练地求出倒格子矢量和布里渊区（应用）第二章晶体的结合教学要点：了解晶体的基本结合形式，掌握原子的负电性的基本原理，能熟练计算离子晶体的结合能。

固体物理导论Introduction of Solid State physics课程代码：01410127学分：3学时：45（其中：课堂教学学时：45 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时:0 ）先修课程：热力学与统计物理、量子力学、大学数学、普通物理、理论力学适用专业：物理学(师范)教材：固体物理教程王矜奉编著山东大学出版社第8版一、课程性质与课程目标（一）课程性质固体物理学综合性强、涉及交叉学科多，是物理学专业的重要基础课程。

固体物理描述微观结构与宏观固态物质物理性质的关联，阐述半导体、磁学、电介质以及超导等专门内容。

物理学(师范)专业是培养物理学科师资力量的重要摇篮，对物理学的发展意义重大。

通过固体物理学的学习，物理学(师范)专业本科生可具有更为宽广的知识视野，能够用基本的物理概念和模型描述客观事物，处理各种实际问题，为日后从事物理教学、科研打好坚实基础。

（二）课程目标课程目标1：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，了解当代固体物理学的前沿进展以及在整个物理学和相关学科中的重要地位，培养学生的科学素质和科学精神。

课程目标2：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。

课程目标3：能够近似处理、找出描述某种现象的物理本质，综合运用所学知识分析问题和解决问题。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点 1、2、5、6。

1.毕业要求1:掌握物理学科的基本理论、基本知识，掌握基本的物理实验方法和技能，具有一定的实验探究能力和创新能力；2.毕业要求2:掌握数学基本理论和知识，具有运用数学工具解决实际问题的基本能力；3.毕业要求5:了解物理学的前沿理论、应用前景及国际发展动态，以及物理学教学的新成果，具有一定的创造能力和自学能力；4.毕业要求6：掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究和实际工作能力。

可编辑修改精选全文完整版《固体化学》课程教学大纲课程名称：固体化学课程类别：专业选修课适用专业：化学考核方式：考查总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程教学目的固体化学(Solid-state Chemistry)是研究固体物质的制备、组成、结构和性质的化学分支学科。

主要针对化学专业的本科生开设。

通过对这门课程的学习，对无机材料的制备、结构确定、性能测试及其应用有一个较全面的认识，使学生能够了解固体材料的合成、结构、性质及其应用的基本原理，掌握相应的基础知识和基本技能，为今后从事化学与材料科学领域的研究工作打下必要的理论基础。

二、课程教学要求通过本课程的课堂教学，要求学生掌握晶体的坐标空间点阵结构与倒易空间点阵的变换关系；固体能带理论；固体缺陷分类以及价键类型和点缺陷之间的关系；固溶体各种反应方法的反应机理；固体的鉴定表征技术；熟悉了解一些低维固体材料的特点与应用，并对材料的磁学性能获得很好的认识。

最终通过本课程的学习，可以运用晶体结构、能带理论和点缺陷对固体材料的物理化学性质进行专业的理论分析，加深对固体材料的性质理解，为今后从事化学与材料领域的科学研究奠定理论基础。

三、先修课程《无机化学》、《分析化学》、《物理化学》、《结构化学》和《晶体化学》四、课程教学重、难点晶体的坐标空间点阵结构与倒易空间点阵的变换关系；固体能带理论；点缺陷的局域能级，价键类型与点缺陷的关系；各种反应方法的反应机理；固体鉴定表征技术的基本原理；熟悉了解目前不同二维材料的特征及其应用。

最终可以利用固体化学所学的基本理论和原理对固体材料的性质进行分析研究。

五、课程教学方法与教学手段本课程采用启发式教学，突出重点，讲透原理，理论联系实际，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。

在教学中采用板书、电子教案及多媒体教学等相结合的教学手段，以确保全面、高质量地完成课程教学任务。

六、课程教学内容第一章结晶学基础（6学时）1. 教学内容（1）通过晶体与非晶体以及分子型物质在宏观性质和微观结构上的区别介绍晶体的基本性质；（2）重点介绍晶体结构的几何理论、倒易点阵理论、约化胞理论，介绍几种典型的晶体结构；（3）讲解晶体结构的对称性、晶体坐标空间点阵与倒易点阵的变换关系等知识。

固体物理课程教学大纲一、课程目标本课程旨在帮助学生全面理解和掌握固体物理学的基本概念、原理和方法，培养学生在实际问题中运用固体物理知识进行分析和解决问题的能力。

二、课程内容1. 固体物理学的基本概念1.1 固体物质的结构特点1.2 离子晶体、金属晶体和共价晶体的结构及其特征1.3 各种晶格结构的几何和物理性质2. 固体物理的热学性质2.1 热传导及固体的热导率2.2 固体的热膨胀及其应用2.3 热容与固体热力学性质2.4 固体的热导电和热辐射现象及其应用3. 固体物理的电学性质3.1 电导率与导体的性质3.2 半导体物理学基础3.3 超导体的基本原理和应用3.4 介电材料的特性和应用4. 固体物理的光学性质4.1 固体的吸收、散射和透射4.2 衍射和干涉现象及其应用4.3 光导纤维和光波导的原理和应用5. 固体物理的量子力学性质5.1 电子能带理论和晶体中的能带结构5.2 固体中的声子和声子态密度5.3 固体中的磁性和费米液体理论6. 固体物理的其他专题6.1 固体中的输运现象与能带理论6.2 固体材料的结构调控与性能优化6.3 纳米材料与纳米结构的物理特性6.4 固体物理在材料科学和工程中的应用三、教学方法1. 理论授课：通过演示、图例和实例解释固体物理学的基本概念和原理，让学生掌握科学的基本理论知识。

2. 实验教学：设计相关的实验，让学生亲自操作、观察和分析实验现象，培养学生实验动手和思维的能力。

3. 讨论与互动：组织学生讨论、合作和演示，提升学生的团队合作和表达能力。

4. 综合案例分析：引导学生关注固体物理学在实际问题中的应用，进行实际案例分析和解决方案的探讨。

四、考核方式1. 平时表现：包括课堂参与、作业提交和实验报告等。

2. 学术论文：要求学生完成一篇固体物理学相关的学术论文，包括文献综述、实验设计和数据分析等。

3. 期末考试：通过笔试形式考察学生对固体物理学知识的掌握程度和应用能力。

固体物理（二）一、课程说明课程编号：140312Z20课程名称（中/英文）：固体物理（二）/Solid State Physics(2)课程类别：选修学时/学分：32/2先修课程：量子力学，热力学及统计物理，固体物理（一）适用专业：应用物理专业教材、教学参考书：（1）黄昆原著，韩汝琦改编，《固体物理学》，高等教育出版社（1988）。

（2）李正中，《固体理论》（第二版）高等教育出版社（2002）。

（3）N. W. Ashcroft, Solid State Physics, Holt, Rinehart and Winston Inc., New York (1976)（4）T. Shinjo Ed., Nanomagnetism and Spintronics, Elsevier; 2 edition (2013)二、课程设置的目的意义固体物理学是物理学中的重要学科，也是材料学、电子器件等学科的基础，因此固体物理在应用物理专业学生的培养中起着重要的作用，是应用物理专业的专业核心课。

本课程是在固体物理（一）课程的基础上，进一步讲授固体物理学的理论知识，介绍有关凝聚态物理的新发展。

通过本课程的学习，要使学生更系统、深入的学习固体物理学的知识，进一步掌握固体物理学的基本概念、基本原理和基本方法，了解目前凝聚态物理的一些重要的研究领域和新发展以及固体物理学在一些技术领域的应用，培养学生综合利用所学物理学知识的能力，培养学生的科学素质、科学精神和科学的研究方法，提高学生独立分析和解决问题的能力，为研究生阶段的学习和研究打下坚实的基础。

三、课程的基本要求在学完固体物理（一）的基础上，通过该课程的学习更系统的掌握固体物理学的理论和研究方法，并应用着这些理论和方法研究晶体材料的各种物理性质，如电学性质、热力学性质和磁学性质等。

了解固体物理学的一些新进展以及实际应用。

通过本课程的学习，要使学生系统的掌握固体物理学的基本概念、基本原理和基本方法。

《固体物理》教学大纲一、课程名称：固体物理二、课程性质：专业必修课三、课程教学目的：（一）课程目标：通过固体物理学课程的学习，使学生树立起晶体内原子、电子等微观粒子运动的物理图像及其有关模型，掌握晶体内微观粒子的运动规律及其与晶体宏观性能的物理联系，深刻理解晶体宏观性能的微观物理本质，为进一步学习和研究固体物理学各种专门问题及相关领域的内容建立初步的理论基础。

（二）教学目标：第一章晶体结构【教学目标】通过本章的教学，使学生了解晶格结构的实例、非晶态和准晶态的特征；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；熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。

借助于多媒体展示，使学生建立起晶体结构特征的直观图像。

第二章晶体的结合【教学目标】通过本章的教学，使学生了解晶体结合力的一般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元素和化合物晶体结合的规律性；掌握离子晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量的计算。

在教学中，能够使学生认识到吸引与排斥的矛盾的差别和对立统一是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学生的辩证思维能力。

第三章晶格振动与晶体的热学性质【教学目标】通过本章的教学，能够使学生理解简谐近似、格波概念、声子概念；理解玻恩-卡曼边界条件；了解三维格波的一般规律、晶格振动的非简谐效应；了解确定晶格振动谱的实验方法；掌握一维单原子、双原子晶格振动的格波解与色散关系；掌握晶格振动模式密度的计算方法；理解晶格热容量的量子理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态方程。

结合例题分析和习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。

第四章能带理论【教学目标】通过本章的教学，使学生能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布洛赫定理及其推论的证明，掌握晶体能带的基本特征；熟悉克龙尼克—潘纳模型的求解与结论；熟悉布里渊区、费米面等基本概念；了解平面波方法、赝势方法；掌握近自由电子近似方法及其结论；掌握紧束缚近似方法的运用；掌握能态密度的计算方法。

固体物理学教学大纲一、课程概述固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构及其相互关系的学科。

它是物理学的一个重要分支，对于理解材料的性质、开发新材料以及推动现代科技的发展具有重要意义。

本课程旨在为学生提供固体物理学的基本概念、理论和方法，使学生能够理解固体的结构、晶格振动、电子态、电导、热导等物理性质，并能够运用所学知识解决实际问题。

二、课程目标1、使学生掌握固体物理学的基本概念和基本理论，包括晶体结构、晶格振动、晶体结合、能带理论、电导理论等。

2、培养学生运用固体物理学的基本理论和方法分析和解决实际问题的能力。

3、使学生了解固体物理学的前沿研究领域和发展动态，培养学生的科学思维和创新能力。

三、课程内容1、晶体结构晶格的周期性和对称性晶体的布拉菲晶格和原胞晶体的倒格子和布里渊区常见晶体结构的特点和实例2、晶格振动一维单原子链和双原子链的晶格振动晶格振动的量子化和声子固体的比热理论晶格振动的光学性质3、晶体结合离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体的结合类型和特点晶体结合能的计算元素和化合物晶体结合的规律4、能带理论布洛赫定理近自由电子近似和紧束缚近似能态密度和费米面导体、半导体和绝缘体的能带结构5、电导理论金属电导的经典理论和量子理论半导体的电导特性霍尔效应和磁阻6、热导理论固体热导的机制热导率的计算和影响因素7、晶体的缺陷点缺陷、线缺陷和面缺陷的类型和特点晶体缺陷对材料性能的影响8、固体的磁性原子磁矩和物质磁性的分类铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性的特点和理论磁畴和技术磁化四、教学方法1、课堂讲授讲解固体物理学的基本概念、理论和方法，通过多媒体教学手段展示晶体结构、能带结构等抽象概念，帮助学生理解。

结合实际例子和科研成果，阐述固体物理学在材料科学、电子学等领域的应用，激发学生的学习兴趣。

2、课堂讨论针对一些重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，鼓励学生发表自己的见解，培养学生的思维能力和创新能力。