《固体物理3》课程教学大纲

《固体物理3》教学大纲一、课程基本信息课程名称固体物理SolidStatePhysics课程编码MAT322821020开课院部材料科学与工程学院课程团队固体物理教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时B适用专业本研一体化班（材料科学类）授课语言中文先修课程原子物理学、大学物理（2-1）课程简介（限选）《固体物理》是研究材料科学和技术的最重要一门基础课，是金属学、磁学、固体化学、晶体物理、电介质物理、半导体物理、超导物理等课程的理论基础。课程的基本内容包括晶格理论和固体电子理论。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。固体物理概论是固体物理的入门部分，侧重于晶格理论、晶体结合、晶体热运动、晶体缺陷的讲授。"Solidphysics"isthemostimportantbasiccourseforstudyingmaterialscienceandtechnology.Itismetallography,magnetism,solidchemistry,CrystalPhysics,dielectricphysics,semiconductorphysics,thetheoreticalbasisofsuperconductingphysicsandothercourses.Thebasiccontentsofthecourseincludelatticetheoryandsolidelectrontheory.Thelatticetheoryincludes:thebasicstructureofthecrystalandtheX-raydiffractionmethodtodeterminethelatticestructure;Thebondingforcebetweenatomsinthecrystalandthebondingtypeofthecrystal;Thethermalvibrationandheatcapacitytheoryofthelattice;defectsoflatticeandtheirmotionlaws.IntroductiontoSolidphysicsistheintroductorypartofsolidphysics,focusingontheteachingoflatticetheory,Crystalcombination,Crystalthermalmotionandcrystaldefects.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握材料类专业所需要的物理基础知识，包括基本概念、理论与方法。是2M2目标2：能够设计与材料结构/性能相关的分析、测试、检验等实验，对材料类专业相关的科学问题进行研究，并通过信息综合得到合理有效的结论是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章晶体的结构本章重点难点：固体物发展历史、课程特点、晶体共性、密堆积、布拉菲点阵、晶列、晶面指数、倒格空间、晶体的对称性、晶格分类、晶体的x光衍射、原子的散射因子、几何结构因子/////21.11.1晶体的共性固体物理研究对象、发展历程、研究方法、晶体的九种共性M1,M22讲授2自学资料31.21.2密堆积堆积模型，常见晶体结构，简立方，体心立方、密排面、六角密排、立方密积、配位数M1,M22讲授22课后作业41.31.3布拉菲点阵原胞晶胞布拉菲点阵定义、特点、格点、晶胞、原胞、基矢M1,M22讲授2课后作业51.41.4晶列晶面指数晶列、晶面定义、特点、表示方法、求解方法M1,M21讲授1课后作业61.51.5倒格空间倒格矢的引入，倒格矢的意义、倒格空间、倒格子与正格子的重要关系M1,M22讲授2课后作业71.61.6晶体的对称性对称现象、对称操作、正交变换矩阵、转动允许的对称操作、旋转反演M1,M21讲授1课后作业81.71.7晶格结构的分类及晶体的X光衍射晶格结构分类原则及种类、布拉格反射方程、3种晶体X光衍射实验方法及特点M1,M22讲授2课后作业91.81.8原子散射因子几何结构因子原子散射因子、几何结构因子的定义、晶体衍射光强的表示、面心立方及体心立方晶体光强M1,M21讲授1自学10第2章第2章晶体的结合原子的电负性、电负性规律，晶体的结合类型及特点、不同结合类型的结合力与结合能M1,M2/讲授//112.12.1原子的电负性电子分布，电离能，亲合能，电负性M1,M21讲授1自学122.22.2晶体结合的类型共价晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体、氢键晶体结合的特点；晶体结合类型及形成的M1,M21讲授1自学132.32.3.结合力和结合能结合能和结合力的共性，晶体稳定条件，压缩系数和体弹性模量M1,M21讲授1作业142.42.4分子力结合分子间结合方式、结合力与结合能的大小、雷纳德琼斯势M1,M21讲授1作业152.52.5离子结合离子晶体特点、结合力表示形式、结合能大小、马德隆常数M1,M21讲授1作业16第3章第3章晶格振动与晶体的热力学性质一维晶格原子受力、运动方程、波恩卡门条件、振动解、色散关系、晶格振动谱、晶格振动热容量子理论、爱因斯坦模型、德拜模型M1,M2/讲授/作业173.13.1一维晶格的振动单原子链，双原子链，近似条件，运动方程，格波，边界条件，色散关系，声学支，光学支，振动模式。M1,M22讲授2作业183.23.2三维晶格的振动三维晶格振动方程解，晶格振动谱，典型晶体的格波谱M1,M21讲授1自学193.33.3简正振动声子简正坐标，简正振动，格波能量量子化，声子特点、平均声子数M1,M21讲授1作业203.43.4晶格振动谱的实验测定方法光子散射，中子散射、能量守恒、准动量守恒M1,M21讲授1自学213.53.5晶格振动热容理论经典热容理论，量子热容理论、模式密度、爱因斯坦模型，德拜模型M1,M22讲授2作业22第4章第4章晶体的缺陷晶体缺陷类型、位错缺陷的性质、热缺陷的数目，缺陷的扩散机制、离子晶体中热缺陷在外场中的迁移M1,M2/讲授/作业234.14.1晶体缺陷的基本类型点缺陷，线缺陷，面缺陷的分类及特点、位错缺陷的滑移，对晶体生长的影响M1,M21讲授1自学244.24.2热缺陷的统计理论点缺陷的产生、复合，点缺陷的数目M1,M22讲授2作业254.34.3缺陷的扩散扩散方程，填隙原子扩散机制、空位扩散机制、扩散系数M1,M22讲授2作业264.44.4离子晶体的热缺陷在外场中的迁移离子晶体的带电点缺陷类型、离子性电导、在外加电场中的迁移M1,M22讲授2作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤随机点名、刷卡点名等10%2作业1.根据课程内容每次布置2~3道题目，平均每次课1道题以上。2.根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对课程基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。10%3课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%4期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对固体物理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、简答题、作图题、证明题、计算题等。70%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M2考勤20%A-缺勤2次以内B-缺勤3次及以上，很少参加课堂讨论。2M2作业80%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱3M1课堂表现20%A-听课认真，表现积极，思路清晰B-听课较认真，表现积极，回答问题基本正确C-听课认真，偶尔走神，部分正确回答问题D-听课不认真，不能正确回答问题4M1期末考