北航1固体物理

1、1物理学的本质： “猜”物质世界之谜 实验科学 理论与实验高度结合的精确科学特点：范围广 需要用不同的理论研究方法活 涉及各种研究方法难度大 数学化程度最高、抽象思维+逻辑推理跳跃多 创新思维、大胆假设、日常经验6分层次但天体物理和粒子物理已成为密不可分的姊妹学科。5蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次哈勃半径基本粒子超星系团E 27星系团原子核 E-15 E 24系E-12 E 21原子最近恒E 18E-09 星的距离最小 E-06 E 15的细胞 E 12E-03 系E 091m E 06DNA长度 E 03人山物质世界的层次宇观宇观宏观微观宏观 复杂高速空间尺度（相差10451046

2、）：微观1026 m（约150亿光年）（宇宙)10-20 m（夸克）时间尺度（相差1045）：1018s150亿年（宇宙）10-27s（硬射线周期）速率范围：0（）3108 m/s（光速）粒子数目：1（单粒子系统）6.021023以上（复杂系统）4运动形式：机械、电磁（光）、热、微观粒子(最简单、最基本、最普遍)的运动等是更高级(生命、遗传、思维等)运动形式的基础。如何描述缤纷复杂的物质世界？物理学家：物质世界是分层次的;自然界是一个存在普遍规律的体.理想：探索整个物质世界自洽的基本规律.3绪 论一、研究对象及内容研究 体的结 及 组 粒 相互作用与运动规律以阐明固态物质性能和用途的学科。的研

3、究对象，固体如无特别指明，通常指晶体。2roduction to Solid Se Physics物理学院瑜 沈 嵘: 主220：010-8233-8289：c12粒子（ 物）四、本课程的主要内容第一章 晶体结构第二章 晶体结合第三章 晶格振动与晶体的热学性质第四章 金属电子论基础第五章 能带论第六章 能带论*专题12高纯度完整晶体 杂质缺陷对固体材料的影响一般条件下各种性质 强磁、辐射、高压、低温等条件下的各种现象新材料、新器件 新工艺、新理论11三、学科领域金属物理晶体结构半导体物理晶体原子动力学磁学晶体的电、磁、光性质晶体物理和晶体生长电介质物理半导体固体发光超导体超导体物理固态电子学1

4、0：关于晶体微观几何结构的理论重要经验规律：晶体经典学说的基础二十世纪初：X-射线衍射揭示晶体结构 量子理论描述晶体微观粒子运动过程近几十年：客观要求：无序、尺度、维度关联，晶体凝聚态9二、的发展历史经验规律发展的基础 外形对称性物理性质规律性十八世纪：依（R. J. Hay法）-坚实、相同、平行六面体的“基石”有规则重复堆积.十九世纪：(A.Bravais 法)-空间点阵学晶体周期性.8物质的状态固态：（晶态/非晶态）凝聚态液态：（液晶/非晶液态）气态等离子态玻色凝聚质/态BEC致密态 (恒星晚年):中子星 黑洞732、学习方法物理概念: 内容，形成，适用范围，成立条件物理图象: 用于类比、

5、直观化、定性分析物理: 形成过程中的思维方式，充分重视!物理模型: 突出主要，按需要构建实物电子气，理想导体过程/状态 谐振子，声子碰撞假想 声子概念 粒子自旋，德拜模型数学方法: 数学化程度最高，但不拘泥于数学定性与半定量方法: 突出实质、基本18演绎法：基本定律推理演算新理论归纳法：归纳实验/观测假设、模型新理论最令人惊讶的是没有出现令人惊讶的事按照研究方式分类：实验物理: 发现新现象、规律，验证理论理论物理: 构造理论，解释实验，新现象 计算物理: 数值解，与处理，数学模拟17七、怎样学习? 物理学的方法 研究方法学习方法解题方法1、研究方法:提出命题物理、想象实验检验应用力、洞察力修改

6、理论16理论推测b良好的物理素质/修养：在工程技术问题面前，能够从物理本质上提出问题和作出判断（分析问题）能把物理学的、观点、规律和方法运用到工程技术的实际中（解决问题）注意物理学的发展，不断探索如何把物理学中的新成果引入工程技术（不断创新）深厚的科学素养是发明创造的基础15六、物理学与高素质提高科学素质和能力以适应高新技术和市场经济的发展a学习物理对于提高科学素质的主要作用：培养辨证唯物主义世界观学习掌握科学方法，培养提高科学思维能力培养探索与创新精神14五、物理学与科学思维物理学家的科学态度1/3 激奋在于 建立理论1/3 激奋在于 证实理论1/3 激奋在于 突破理论是典范：-最令人惊讶的

7、是没有出现令人惊讶的事实验结果与已有理论不符合预示着突破134六、参考书固体物理基础，03年Ver2.02，, 高教05.6 版，原著，改编，高教版固体物理导论 (美)基泰科学，科学技术基础，(美)奥著，北师大固体物理简明，复旦大学，陈长乐，西北工业大学之等编习题指导 高教22固体物理课:环节：大课, 习题课, 作业,大课：学会作笔记（思路、要点、特色）主要参考书：固体物理基础，电子教案：登录北航精品课习题课:课后小结、解题方法、作业中出现作业:每周一下午交前一周作业。成绩占总评成绩约10：期中（20%）、期末 （70%）21发展独立思考和独立创新的一般能 力，应当始终放在首位，而不应当 把知识放在首位。如果一个人掌握 了他的学科的基础理论，并且学会 了独立思考与工作，他必定会找到 自己的道路，而且比起那些主要以 获取细节知识为其训练内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。应试，重视素质/能力特