曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院课程名称：固体物理英文名称：Solide StatePhysics课程代码：072611课程性质：专业必修课计划学时：理论：48+6实践/实验：0学分：3授课时间：1-18 周授课地点：适用专业：新能源材料与器件执笔人：审核人：批准人：课程负责人：授课教师：，尚淑英年 日月修订日期：
学 院： 物理工程学院 课程名称： 固体物理 英文名称： Solide State Physics 课程代码： 072611 课程性质： 专业必修课 计划学时：理论：48+6 实践/实验 ：0 学 分： 3 授课时间： 1-18 周 授课地点： 适用专业： 新能源材料与器件 执笔人： 审核人： 批准人： 课程负责人： 授课教师： 尚淑英 修订日期： 年 月 日
《固体物理》课程教学大纲一、课程简介（一级标题：黑体小四；标题及正文行间距：固定值22磅）固体物理学是是物理学、材料与能源类相关专业的基础性课程主要研究固体的结构及其组成粒子之间相互作用与运动规律的学科，阐明固体的性能和用途，尤其以固态电子论和固体的能带理论为主要内容。固体物理作为连接基础理论与实际应用技术的桥梁，它已经成为材料类专业学生必修的一门基础课程是材料类专业的重要基础课程。通过对这门课的学习，学生可以掌握研究新能源材料性质物理实质的基础知识、眼界、思维习惯，将能提高对问题的抽象、假设、创造的能力，实现与当今功能材料学科的研究前沿无缝对接。二、课程目标表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表（表格：宋体五号；行间距：单倍行距；表头、表格居中）课程教学目标1：通过固体物理学的整个教学过程，掌握固体物理的基本原理和思想，学生可以具有正确理解和运用固体物理学基本概念、基本理论解决问题的能力。课程教学目标2：通过固体物理学的整个教学过程，学生可以熟悉固体晶格结构，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，为以后的《半导体课程目标材料与器件》、《材料计算物理》、《超导物理与材料》等课程打好基础，学生可以初步具有分析和解决实际问题的能力。课程教学目标3：通过固体物理学的整个教学过程，学生可以了解固体物理领域的一些新进展，为以后深入研究材料的性质打好基础，并为制备新材料做指导。课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点毕业要求1：VV/工程知识毕业要求2：/V/问题分析毕业要求3：设计/开发解决方案1/12
《固体物理》课程教学大纲 1 / 12 一、课程简介（一级标题：黑体小四；标题及正文行间距：固定值 22 磅） 固体物理学是是物理学、材料与能源类相关专业的基础性课程,主要研究固体的结 构及其组成粒子之间相互作用与运动规律的学科，阐明固体的性能和用途，尤其以固态 电子论和固体的能带理论为主要内容。固体物理作为连接基础理论与实际应用技术的桥 梁，它已经成为材料类专业学生必修的一门基础课程是材料类专业的重要基础课程。通 过对这门课的学习，学生可以掌握研究新能源材料性质物理实质的基础知识、眼界、思 维习惯，将能提高对问题的抽象、假设、创造的能力，实现与当今功能材料学科的研究 前沿无缝对接。 二、课程目标 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表（表格：宋体五号；行间距：单倍行距； 表头、表格居中） 课程目标 课程教学目标 1：通过固体物理学的整个教学过程，掌握固 体物理的基本原理和思想，学生可以具有正确理解和运用固体物 理学基本概念、基本理论解决问题的能力。 课程教学目标 2：通过固体物理学的整个教学过程，学生可 以熟悉固体晶格结构，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，为以后的《半导体 材料与器件》、《材料计算物理》、《超导物理与材料》等课程 打好基础，学生可以初步具有分析和解决实际问题的能力。 课程教学目标 3：通过固体物理学的整个教学过程，学生可 以了解固体物理领域的一些新进展，为以后深入研究材料的性质 打好基础，并为制备新材料做指导。 课 程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 1： 工程知识 √ √ √ 毕业要求 2： 问题分析 √ √ √ 毕业要求 3: 设计/开发解决方案
《固体物理》课程教学大纲毕业要求4：研究毕业要求5：使用现代工具毕业要求6：工程与社会毕业要求7：环境与可持续发展毕业要求8：职业规范毕业要求9：个人和团队毕业要求10：沟通毕业要求11：项目管理毕业要求12：终身学习三、教学内容各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表课课课学程程程时教学日期章节目目目周次内容提要分方法标标标配123第01，绪论讲解固体物理课程的研章：究对象、内容、课程性质、任讲授绪论及务、特点和学习方法；13V量子力2，几种特殊类型的定态薛定3;学知识方程：一维无线深势阱，线性谐补充振子，一维有限深势阱等。1，晶格周期性、基元、布拉伐格子、原胞、晶胞、基矢；2，晶向、晶向指数、晶面、晶讲授第一面指数（密勒指数）、晶向族、10;章：晶面族；2-510+2习题V23，倒格子基矢，正、倒格子之晶体结讨论构间的一些关系；24，x射线衍射极大的劳厄方程、布拉格公式；5，晶体的宏观对称性；2/12
《固体物理》课程教学大纲 2 / 12 毕业要求 4： 研究 毕业要求 5： 使用现代工具 毕业要求 6： 工程与社会 毕业要求 7： 环境与可持续发展 毕业要求 8： 职业规范 毕业要求 9： 个人和团队 毕业要求 10： 沟通 毕业要求 11： 项目管理 毕业要求 12： 终身学习 三、教学内容 各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日期 章节 内容提要 学 时 分 配 教学 方法 课 程 目 标 1 课 程 目 标 2 课 程 目 标 3 1 第 0 章： 绪论及 量子力 学知识 补充 1，绪论讲解固体物理课程的研 究对象、内容、课程性质、任 务、特点和学习方法； 2，几种特殊类型的定态薛定谔 方程：一维无线深势阱，线性谐 振子，一维有限深势阱等。 3 讲授 3； √ 2-5 第一 章： 晶体结 构 1，晶格周期性、基元、布拉伐 格子、原胞、晶胞、基矢； 2，晶向、晶向指数、晶面、晶 面指数（密勒指数）、晶向族、 晶面族； 3，倒格子基矢，正、倒格子之 间的一些关系； 4，x 射线衍射极大的劳厄方 程、布拉格公式； 5，晶体的宏观对称性； 10+2 讲授 10； 习题 讨论 2 √ √ √
《固体物理》课程教学大纲6，点群。1，离子性结合；离子性结合的平衡条件及结合能、体变模量、马德隆常数的计算；第二2，共价结合：共价结合的量章：讲授6子解释：3VVV固体的33，金属性结合；结合4，范德瓦耳斯结合；范德瓦耳斯结合能的计算；1，简谐近似、简正坐标的概念及物理意义；2，一维单、双原子链模型、恢复力系数；运动方程、周期性边界条件、色散关系、波失：声子的概念、晶格振动的量子化；第三3，三维晶格的振动，及相关的讲授章：结论；10;4，黄昆方程、LST关系，长光学晶格振7-10习题10+2V动与晶波振动的原子理论，极化激元的讨论体的热概念；2学性质5，晶格振动谱的实验方法及相关原理；6，晶格热容的量子理论：爱因斯坦模型、德拜模型：7，晶格振动模式密度；8，晶格的状态方程和热膨胀；9，晶格的热传导。1，绝热近似、单电子近似、周期场近似、布洛赫定理、布洛赫波，布洛赫定理的证明：2，一维周期场中电子运动的近自由近似；三维周期场中电子讲授第四运动的近自由近似：近自由电10;章：子近似模型；11-10+2习题V14能带理3，质势；讨论论4，紧束缚近似；紧束缚近似模2型、结论及相关计算；5，能带的对称性，波函数的对称性：6，能态密度和费米面及相关计算。第五15-1，准经典近似及相关结论，有讲授817章：8效质量、准动量：3 / 12
《固体物理》课程教学大纲 3 / 12 6，点群。 6 第二 章： 固体的 结合 1，离子性结合；离子性结合 的平衡条件及结合能、体变 模量、马德隆常数的计算 ； 2，共价结合；共价结合的量 子解释; 3，金属性结合； 4，范德瓦耳斯结合；范德瓦 耳斯结合能的计算； 3 讲授3 √ √ √ 7-10 第三 章： 晶格振 动与晶 体的热 学性质 1 ，简谐近似、简正坐标的概念 及物理意义； 2，一维单、双原子链模型、恢复 力系数；运动方程、周期性边界 条件、色散关系、波矢；声子的 概念、晶格振动的量子化 ； 3 ，三维晶格的振动， 及相关的 结论； 4，黄昆方程、LST 关系，长光学 波振动的原子理论，极化激元的 概念； 5，晶格振动谱的实验方法及相 关原理； 6，晶格热容的量子理论：爱因 斯坦模型、德拜模型； 7，晶格振动模式密度； 8，晶格的状态方程和热膨胀； 9，晶格的热传导。 1 0+2 讲授10； 习题 讨论2 √ √ √ 11 - 14 第四 章： 能带理论 1 ，绝热近似、单电子近似、周 期场近似、布洛赫定理、布洛 赫波，布洛赫定理的证明； 2，一维周期场中电子运动的近 自由近似；三维周期场中电子 运动的近自由近似 ；近自由电 子近似模型； 3，赝势； 4，紧束缚近似；紧束缚近似模 型、结论及相关计算； 5，能带的对称性，波函数的对 称性； 6，能态密度和费米面及相关计 算。 1 0+2 讲授10； 习题 讨论2 √ √ √ 15 - 1 7 第五 章： 1，准经典近似及相关结论，有 效质量、准动量； 8 讲授8 √ √ √
《固体物理》课程教学大纲晶体中2，恒定电场作用下电子的运动；电子在3，导体、绝缘体和半导体的能电场和带理论解释，空穴的概念；磁场中4，在恒定磁场中电子的运动；的运动5，回旋共振、德.哈斯-范.阿尔芬效应的概念。1，金属电子的费米分布、费米第六讲授能的确定及电子热容，；17-章：2，热电子发射电流密度与功函4;18金属电数，电子平衡与接触电势。子论（注：①教学内容服务于课程目标，要根据达成课程目标的需要来确定教学单元，各单元安排合理的教学内容。在修订课程大纲过程中，需要对照课程目标，及时删去与课程目标无关的内容，增补和更新由于学科、方法发展而引起变化的部分，尤其要增补原内容体系中对课程目标支撑缺失和薄弱的部分。②重视利用教学方法实施课程思政。四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系（二级标题：楷体小四）表3：课程目标与课程考核的对应关系表考核方式及课程目标1课程目标2考核内容课程目标3占比1.晶格实例2.原胞、晶胞、简单晶格、复式晶格的概念及不同晶格配位数、结构致密度的计算。3.晶体的晶面指数和密勒指数的求解期末考试4.倒格与正格的关系及应用(53.3%)+阶段性测试5.X射线衍射(21.3%)+作6.晶体的四种基本结合的特业(9.3%)+点出勤和课堂讨论(16%)7.平衡时晶体的晶格常数、结合能、体积弹性模量8.一维简单晶格和复式晶格的振动方程和色散关系。9.声子的概念及表达式10.长声学波和长光学波的4 /12
《固体物理》课程教学大纲 4 / 12 晶体中 电子在 电场和 磁场中 的运动 2，恒定电场作用下电子的运动； 3，导体、绝缘体和半导体的能 带理论解释，空穴的概念； 4，在恒定磁场中电子的运动； 5，回旋共振、徳.哈斯-范.阿尔 芬效应的概念。 17- 18 第六 章： 金属电 子论 1，金属电子的费米分布、费米 能的确定及电子热容，； 2，热电子发射电流密度与功函 数，电子平衡与接触电势。 4 讲授 4； √ √ √ （注：①教学内容服务于课程目标，要根据达成课程目标的需要来确定教学单元，各单元安排合理 的教学内容。在修订课程大纲过程中，需要对照课程目标，及时删去与课程目标无关的内容，增补 和更新由于学科、方法发展而引起变化的部分，尤其要增补原内容体系中对课程目标支撑缺失和薄 弱的部分。②重视利用教学方法实施课程思政。） 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系（二级标题：楷体小四） 表 3：课程目标与课程考核的对应关系表 考核内容 考核方式及 占比 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 1.晶格实例 2.原胞、晶胞、简单晶格、复 式晶格的概念及不同晶格配 位数、结构致密度的计算。 3.晶体的晶面指数和密勒指 数的求解 4.倒格与正格的关系及应用 5.X 射线衍射 6.晶体的四种基本结合的特 点 7.平衡时晶体的晶格常数、 结合能、体积弹性模量 8.一维简单晶格和复式晶格 的振动方程和色散关系。 9.声子的概念及表达式 10. 长声学波和长光学波的 期末考试 (53.3%)+阶 段性测试 (21.3%)+作 业(9.3%)+ 出勤和课堂 讨论(16%) √