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《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。
上讲回顾•用半经典模型解决了Drude模型对比热高估的问题——高估了参与热激发的电子数目•模型：Sommerfeld仍然沿用Drude模型的基本假定，但用量子力学来处理金属自由电子气*给出了基态（T=0）的重要性质，引入即使超出自由电子气也仍然有效的一些重要概念费米能级、状态密度自由电子气的其他性质1本讲目的：电子气在低温和外场下1.低温下金属自由电子性质与基态有何不同？2.自由电子气在电磁场下如何运动？自由电子气的其他性质2第3讲、自由电子气的其他性质1.自由电子气低温性质(利用低温费米分布特性)*比热（低温时，电子贡献才是主要的）*费米能级、总能（Sommerfeld积分）2.电磁场中的电子气*Hall效应（半经典）*朗道能级（量子）自由电子气的其他性质3相比于基态，极低温下的电子气性质会有哪些不同？自由电子气的其他性质4自由电子气的其他性质51、自由电子气低温(k B T<<E F )性质•引进温度，即引进费米分布•用总电子数确定Fermi 能级•确定电子气能量11)(/)(+=-Tk E E B F eE f ⎪⎩⎪⎨⎧≠===⎰⎰⎰∞∞0 ,)(0 ,)()(0FT dE E E f C T dE E C dE E D E f N E ⎪⎩⎪⎨⎧≠===⎰⎰⎰∞∞2/302/30,)(0 ,)()(0FT dE E E f C T dE E C EdE E D E f U E自由电子气的其他性质6电子被热激发，看被积函数⎰∞=0)()(dEE D E f N ⎰∞=0)()(dEE D E f N 0≠T EC ED =)(FE 0)()()()(FFE E E E E D E f EC EDE f ><==1)()(/)(F +=-Tk E E B eE C E D E f Tk B ⎰∞=0)()(EdE E D E f U自由电子气的其他性质7≠T Ef ∂∂-0=T FB E T k <<的偶函数且是函数类)( ,F E E Ef -∂∂-δ低温时费米分布的数学性质自由电子气的其他性质8()()()()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<+≥+=+=-=+=+=-=-----0,10,111111222B B x e e x e ee e dx df x f e eE f Tk E x xx x xx xx Tk E μμ-d f (E )/d E 的对称性•对费米分布，其对E 的导数总是x =(E-μ)的偶函数•当T 0时，才是delta 函数自由电子气的其他性质9A. 比热(k B T<<E F )•总能量⎰∞=0)()(EdEE f E D U •总电子数⎰∞=0)()(dEE D E f N •对这两个式子求导，得⎰∞∂∂=∂∂=0el )(TfE dEED T U C VTf E D dEE ∂∂=⎰∞0F )(0⎰∞=0F F )()(dEE D E f E N E •相减后，得()⎰∞∂∂-=0F el)(Tf E D E E dE C V •根据(E -E F )d f /d T 的类δ函数性质，可以近似得到()⎰∞∂∂-≈0FFel)(Tf E E dE E D C V自由电子气的其他性质10•对费米分布求导()()[]2//2B F 1B F B F +-=∂∂--T k E E Tk E E e eT k E E T f •进行变量替换，()Tk E E x B F /-=()()⎰⎰∞-∞+=∂∂-≈T k E x xVe e dxx E TD k Tf E E dE E D C B F /22F 2B 0F F el1)()(•低温时，可将积分下限推至负无穷大，得()31222π=+⎰∞∞-xxee dxxFB 2F 2B2F 2B2el 2233)(3T T Nk N E Tk E TD k C Vπππ===•于是•与前面的半经典估计比较FB el T T NkC V ≈自由电子气的其他性质11F B F B B VVT T Nk E T k Nk T U C 22202elππ==⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=与定性的结果仅差常数因子定性的解释是正确的，即只有Fermi面附近的电子被激发！TC V∝el •低温时，电子气对热容的贡献很小•并不只适用于自由电子气。
固体物理基础孙会元知识点总结固体物理，听起来是不是有点高深莫测？就像一座神秘的城堡，等
待着我们去探索。
孙会元老师关于固体物理基础的知识点，那可真是一座知识的宝库！咱们先来聊聊晶体结构。
晶体就像是排列整齐的士兵方队，每个原子
都有自己特定的位置和规律。
你想想，要是这些原子不乖乖站好，那
整个晶体不就乱套了？
再说说晶体的结合。
这就好比是搭积木，不同的积木拼接方式会产
生不同的结构和性质。
离子晶体就像是用强力胶水粘在一起，牢固得很；共价晶体则像手牵手的小伙伴，彼此紧密相连；金属晶体呢，就
像是一群自由的舞者，欢快地跳跃。
还有晶体的振动和热学性质。
这就好像是一群调皮的小精灵在跳舞，温度一高，它们就跳得更欢啦。
能态和电子运动，这可是固体物理中的重头戏。
电子在晶体中的运动，就像是在迷宫里找出口，有的路通畅，有的路却充满了障碍。
固体物理中的能带理论，这就像是给电子们划分了不同的“班级”，
每个“班级”都有自己的特点和规则。
你说，要是不把这些知识点好好总结，不就像在黑暗中摸索，找不到前进的方向吗？我们把这些知识点梳理清楚，就像是给自己点亮了一盏明灯，照亮了探索固体物理世界的道路。
所以啊，认真总结孙会元老师的固体物理基础知识点，才能在这个神奇的领域里游刃有余，发现更多的奥秘，难道不是吗？。
固体物理基础孙会元课后答案根据固体物理基础孙会元课后题的相关资料可知，孙会元课后作业有:(),《固体物理基础孙会元》是一本物理基础的书籍。
这为广大考生在高中阶段学习力学及固体物理学提供了非常好的帮助。
“一本书”指的是《理论物理》，不是“固体物理基础”。
教材中关于孙会元课后作业的内容只有以下几个方面:(),这四个方面是孙老师在教学中最重要的几点。
一、归纳物理规律归纳物理规律是学习理论物理和固体物理学的基本方法。
把各种物理规律概括起来，归纳成公式表达形式。
这种概括方法是从不同角度进行观察与分析，从中得到各种物理规律并加以应用。
这样做可以使我们全面地掌握和理解基本物理规律之间的关系，并使这些原理能用到实际工作中去。
（在实验中我们常用到这一点);(在方程中用到);从研究对象本身去理解规律。
因此，我们要想学好理论物理或固体物理学，归纳物理规律就像向自然界学习一样重要。
我们要学会归纳物理规律与分析物理现象时的思维方式，并努力使物理知识与生活相结合，培养学生的实践能力、观察能力及抽象思维能力。
二、归纳实验结果和现象的基本思想，理解基本规律和应用之间的联系，运用基本规律解决实际问题，分析物理现象与其发生关系。
A.在电场力的作用下，通过实验，观测到电阻变化和电荷电流的变化是两个相互独立（相互作用）的整体。
B.物理实验中观测到导体中的导体温度可以用其电阻率和电荷电流率进行表征，但电阻率和电荷电流率是相对的两个不同参数，二者并不是同时发生作用。
C.实验观察到导体中磁场出现两个相互独立的方向和磁场强弱关系曲线，因此电阻率和电荷电流均为正比关系曲线。
D.在电路中观测到电阻率随电流波形的特征发生变化如波形中一个点亮而另一个点变暗，这也是电阻率大小随电流波形变化的特征（电流波形中一个点亮而另一个点变暗）。
E.对于固体材料而言，物体内部电荷之间产生电荷电场效应（电场强度随时间增大）是构成材料力学性能最重要一环。
F.在电子技术中观察到电磁场与电火花、电化学等电化学反应存在着共同的特征就是电荷相互吸引，这些物理反应会使材料导电性能增强或者导电率降低。
