固体物理学前言

固体物理学前言第一页，共十页，编辑于2023年，星期五序言本课程的性质什么是固体物理?固体物理在物理学中的地位这门课的特点及学习要注意的问题本课程所使用的教材和教学内容基本要求和考试、作业和答疑。第二页，共十页，编辑于2023年，星期五本课程的性质？通常是物理学专业和应用物理类专业的专业必修课。课时通常在48-72学时之间。我们学校是56学时，3.5学分.也是大学本科阶段的最后一门必修课？第三页，共十页，编辑于2023年，星期五

（一）什么是固体物理？固体物理学研究内容固体物理学研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种微观粒子的运动形态及其相互关系的科学。它是物理学中内容及其丰富、应用极广泛的分支学科。概括地说：研究固体物质的物理性能（宏观）与固体物质微观结构（微观），以及运动形态相互关系。

特点:(1)宏观和微观的结合点

(2)是基础理论与应用基础的结合点

(3)是建立在原有物理学基础上新研究进展的学科。

传统的固体物理学：多晶晶体固体单晶非晶体第四页，共十页，编辑于2023年，星期五从研究晶体开始发展为研究凝聚态物质

物质是由分子和原子组成的，是多粒子体系。在物质的固、液、气三态中固态晶体内部结构最简单，而且具有明显的结构规律性，较易研究，因此，固体物理学是从研究晶体开始的。目前研究对象扩大到：液晶、非晶体，陶瓷材料，软凝聚态物质等。固体物理学也发展成为了一个新的学科-------凝聚态物理学。已成为当今物理学中最大、最主要的分支。目前全世界：论文数目———1/2

科研工作者——1/3

诺贝尔物理奖中——1/2

传统固体物理学的研究内容也日益丰富。形成了以晶体结构、晶体原子动力学、晶体的电、磁、光学性质及半导体和超导等核心论题为中心的分支学科。各分支学科内容复杂化。例如:

半导体分支：由元素半导体Ge、Si_——GaAs等III-V化合物、超晶格、大分子材料发展。第五页，共十页，编辑于2023年，星期五固体物理学的基本内容归纳为：1）固体是由什么原子组成的？不同原子组成的固体性质自然不同，不同金属原子的排列可能相同，但具有不同的物理性质。2）原子是怎样排列的？同种原子不同排列，性质可大不相同，如C原子组成的金刚石和石墨，石墨软，是导体；而金刚石硬，是绝缘体3）结构是如何形成的？对该问题的讨论有利于材料设计，如人工合成有机导体、半导体等。第六页，共十页，编辑于2023年，星期五4）在特定的固体中电子和原子取什么样的运动状态？5）它们的宏观性质和内部的微观运动形态有什么联系？固体物理中大量篇幅讨论固体中电子、原子的运动，从而说明固体的热、声、光、电学性质（如抗张强度，弹性系数，比热，热膨胀，热传导，固体中声的传播和吸收，光的传播、吸收和发射…),解释固体为什么有导体、半导体和绝缘体之分，为什么有顺、逆铁磁性之分，为什么有超导性。6）各种固体有哪些可能的应用

这是固体物理的目的。例如对电子运动状态的研究——能带理论——半导体物理的理论基础——半导体的性质及其应用—技术革命—由电子管到晶体管—进入信息化时代。第七页，共十页，编辑于2023年，星期五（二）固体物理的理论基础——与其它课程的联系量子力学是基础：微观粒子（电子、原子等）的运动规律及运动状态离不开量子力学知识。粒子间的相互作用主要是电磁相互作用（库仑力），离不开电磁理论微观与宏观性质要结合，离不开统计热力学知识，有人说固体物理是“高级”普通物理。是建立在量子力学、统计物理、电磁学、力学基础上的一门综合性物理课程。同时也是相关材料学科（半导体物理、金属物理）的基础。（三）学习固体物理的特点及注意的问题具体说十三章可以大体上分为基础理论和相关的一个分支学科，所以课程是导论性质的，它会显得繁杂。要尽量强调各部分的联系，突出其连贯性。但不同于四大力学，不要过分强调理论完整，不要陷入太多的数学内容，注意离应当放在物理思想和物理的方法上。在学习中会发现，理论时而用量子理论，时而用经典理论。第八页，共十页，编辑于2023年，星期五（三）本课程所使用的教材和教学内容教材：黄昆原著韩汝琦改编，《固体物理学》，高等教育出版社，1988版。教学内容：第1—第5章，第7章和第12章。黄昆先生简介：参考书：（1）方俊鑫，陆栋主编，《固体物理学》（上，下），上海科技出版社（新版）。（2）阎守胜编著，《固体物理学基础》，北京大学出版社，2003年8月版。（3）冯端，金国钧编，《凝聚态物理学》（上卷），[研究生教学用书]，高等教育出版，2002年版。冯端先生简介：第九页，共十页，编辑于2023年，星期五（五）基本要求和考试、作业和答疑。

基本要求：听课、完成作业、足够的出勤率和课上记笔记。考试：期末闭卷考试（占总成绩的70%）。作业、笔记和出勤率（占总成绩的30%）。点名三次不到者，不能参加期末的考试，也就没有成绩。大概有10%左右的同学需要补考！教学内容掌握了，作业完成了，及格