晶格振动光谱学

1、晶格振动光谱学课程教学大纲课程英文名称 ： Lattice Vibration Spectroscopy课程编号 ： 0332282002课程计划学时 ：32学分：2课程简介 ：本课程地阐述了晶格振动光谱学的基本理论、实验和研究进展.课程包括两大部分 ,第部分为晶格动力学基础 ,主要包括晶体结构及其对称性、晶格动力学基础和晶格振动的对称 性等内容 ,第二部分为晶格振动光谱 ,主要包括晶格振动的电磁理论和量子理论、晶格振动的 布里渊谱、拉曼光谱、红外反射光谱、二级红外吸收光谱和拉曼光谱等内容.本书介绍了晶格振动光谱研究方面的新进展 ,并吸收及其插入化合物、单管壁碳纳米管拉曼光谱等方面的 研究成果

2、 ,有利于学生了解、分析物质结构，是材料物理学生必修的一门课程。本课程的授课对象为数理系材料物理专业的学生。一、课程教学内容及教学基本要求第一章 晶格动力学基础 （2 学时） 本章重点：热力学行为的简单近似处理； 双原子链的振动；晶格振动的频谱和比热； 光学支的长波晶格振动； 长波光学振动和红外色散的原子理论； 离子晶体红外色散的实验研 究。本章难点： 晶格振动的频谱和比热； 光学支的长波晶格振动； 红外色散及晶格振动的推 迟效应；长波光学振动和红外色散的原子理论；离子晶体红外色散的实验研究。第一节 热力学行为的简单近似处理 本节要求掌握热力学行为的简单近似处理，掌握长波光学振动和红外色散的原

3、子理论， 以及红外色散及晶格振动的推迟效应。 了解晶格 的基本振动形式。 本节建议采用的主要教学 形式（讲授、习题） 。第二节 双原子链的振动 本节要求掌握热双原子链的振动基本形式 （ 考核概率 10%）。第三节 晶格振动的频谱和比热 本节要求掌握晶格振动的频谱和比热 （ 考核概率 10%）。第四节 光学支的长波晶格振动 本节要求掌握光学支的长波晶格振动 （ 考核概率 10%）。第五节 红外色散及晶格振动的推迟效应 本节要求掌握红外色散及晶格振动的推迟效应 （ 考核概率 10%）。第六节 长波光学振动和红外色散的原子理论 本节要求掌握长波光学振动和红外色散的原子理论（ 考核概率 10%）。本章

4、作业：了解 晶格 的基本振动形式本章作业要求达到的目的： 掌握热力学行为的简单近似处理， 掌握长波光学振动和红外 色散的原子理论，以及红外色散及晶格振动的推迟效应。了解 晶格 的基本振动形式。第二章 晶格振动的对称性 （2 学时）本章重点： 一维晶格振动的动力学基础； 晶格振动的量子化和声子； 长波近似与黄昆方 程；晶格振动谱的对称性和晶格振动的模式密度；无序系统中的原子振动。本章难点：一维晶格振动的动力学基础；晶格振动的量子化和声子；长波近似与黄昆方 程；晶格振动谱的对称性和晶格振动的模式密度；无序系统中的原子振动 第一节 一维晶格振动的动力学基础本节要求了解一维晶格振动的动力学基础（ 考核

5、概率 10%）。第二节 晶格振动的量子化和声子本节要求了解晶格振动的量子化和声子 （ 考核概率 10%）。第三节 长波近似与黄昆方程本节要求了解长波近似与黄昆方程 （ 考核概率 10%）。第四节 晶格振动谱的对称性和晶格振动的模式密度本节要求了解晶格振动谱的对称性和晶格振动的模式密度 （ 考核概率 10%）。第五节 无序系统中的原子振动本节要求了解无序系统中的原子振动 （ 考核概率 10%）。第三章 电磁辐射与晶体相互作用的电磁理论 （4 学时）本章重点： 电磁辐射与晶体相互作用的电磁理论 （ 考核概率 15%）。第四章 电磁辐射与晶体相互作用的量子理论 （4 学时）本章重点： 电磁辐射与晶体

6、相互作用的量子理论 （ 考核概率 15%）。第五章 与对称性有关的基本晶格振动模的选择定则 （ 2 学时）本章重点： 与对称性有关的基本晶格振动模的选择定则 （ 考核概率 15%）。第六章 晶格振动的布里渊散射 （ 6 学时）第一节 布里渊散射的宏观电磁理论解释由布里渊散射实验可测出散射峰的频移， 线宽及强度。 由频移可直接算出声速， 这是和 用超声技术测量声速互补的方法， 其特点是可测高频声学声子和高衰减的情况， 试样比超声 测量用的小得多。由声速可以算出弹性常数，由声速的变化可以得到关于声速的各向异性， 弛豫过程和相变的信息。由线宽 （需用高分辨装置）可以研究声衰减过程，这与非简谐性 和结

7、构弛豫等有关。根据强度的测量可以研究声子和电子态的耦合等（ 考核概率 30%）。第二节 金属材料中的布里渊散射本章重点： 磁性材料膜中的布里潘光散射； 单层磁性膜的布里渊光散射； 双层磁性膜的 布里潘散 （ 考核概率 30%）。第七章 晶格振动的拉曼光谱 （ 6 学时）第一节非极性晶格振动模的拉曼散射本章重点：非极性晶格振动模的拉曼散射（考核概率30%）。第二节极性晶格振动模的拉曼散射本章重点：极性晶格振动模的拉曼散射（考核概率30%）。第八章晶格振动的红外反射光谱（6学时）本章重点：晶格振动的红外反射光谱 （考核概率30%）课程考核形式：平时考核20分（其中作业、出勤各 10分），期末考试8

8、0分。课程考核知识点分布：1按学时分配划分学时：总学时=考核概率2按层次要求划分“了解”（考核概率15%）, “理解”（考核概率25%）, “掌握”（考核概率60%）、教学内容学时分配一览表教学内容理论学时实践学时建议的教学组织形式、方法、手段第一章晶格动力学基础20讲授、黑板第二章晶格振动的对称性20讲授、黑板第三章电磁辐射与晶体相互作用的电磁理论40讲授、黑板第四章电磁辐射与晶体相互作用的量子理论40讲授、黑板第五章与对称性有关的基本晶格振动模的选择定则20讲授、黑板第六章晶格振动的布里渊散射60讲授、黑板第七章晶格振动的拉曼光谱60讲授、黑板、第八章晶格振动的红外反射光谱60讲授、黑板合计32三、大纲附录1、建议教材：晶格振动光谱学（第二版），高等教育出版社，张光寅等主编。2、参考书目：大学物理学（修订版），上海交通大学出版社， 2006，高景主编。固体物理学，高等教育出版社，黄昆主编。固体光谱学，