固体物理总复习(阎守胜)最全

固体物理

1。晶体结构中，常见的考题是正格子和倒格子之间的相互关系， 布里渊区的特点及边界方程，原胞和晶胞的区别，晶面指数和晶向指数，面间距的计算，比如面心立方的倒格子是体心立方，算 晶体结构中a/c，求米勒指数，以及表面驰豫和重构等等， 拔高一点的话，可以考二维或三维的对称性操作，叫你写出点群， 空间群甚至磁群。也可以考原子形状因子和几何结构因子。 要特别注意x射线衍射得到的是倒空间中的照片。 再拔高一点，可以考你准长程序的作用范围。让你求 径向分布函数，回答测量非晶的实验方法，以及准晶 和非晶的问题（penrose堆砌等，一般是定性的问答题） 2。固体的结合是主要做化学键和弱的非键电磁相互作用 （注意不是弱相互作用！！）的计算，注意马德隆能的计算 和晶体结构中计算次序的画法，然后要牢记born-mayer势 和lenard-johns势等。并用它来计算一些物理量如分子间的 平衡位置，分子间力和弹性模量甚至摩擦力等，并不容易。 3。晶格动力学和晶格热力学是晶格理论的核心和灵魂。 求解一维单原子链最简单。一般考试时会让我们算质量不一样， 或弹性系数不一样，或两者都不一样的一维双原子链，还会要 我们回答声学波和光学波的特点，并让我们做色散关系的图的。 拔高一点的话，可以出带电荷的一维双原子链，以及二三维 和多原子链的情形，不过考的可能性不是太大，如果两节课 算不完的话。 双原子链可以退化为单原子链，这个很基本，几乎必考。 晶格振动谱有一本专著，就叫《晶格振动光谱学》，高教出的。 声子的正过程和倒逆过程是德文，这个记不住就对不住观众了， 一般会问他们之间的差别，那个过程对热导没有贡献。 计算晶体热容时，重点掌握debye模型和einstein模型，后者 最基本，前者考试考得最多。用德拜模型算态密度，零点能， 比热，声速以及其高低温极限是必考内容，注意死背debye积分 （由Reman积分和Zeta积分构成），一定要记得结果。 热膨胀是非线性作用的后果，会计算格林爱森常数。 4。晶体中的缺陷理论也很重要。 缺陷的分类，0，1，2维缺陷的实例； 小角晶界与刃位错，晶体生长与螺位错 之间的关系需要熟练掌握。可能还要掌握 伯格斯矢量，伯格斯定理和位错， 位错线的画法。这都是很基本的内容。 一般认为，扩散的主导因素是填隙原子。 扩散的分类和扩散方程的求解，可能会结合 点缺陷的寿命来出题。 有时也可能考考色心,主要是F心，画图或问答题。 以上讲的是晶格理论。一般认为 固体物理可以分为晶格理论（含理想晶格理论， 晶格结构，晶格动力学，晶格热力学以及

固体物理教学大纲

课程编号：011908 总学分：3学分 固体物理 （Solid-State Physics） 课程性质：学科大类基础课 适用专业：应用物理学专业 学时分配：课程总学时：48学时。其中：理论课学时：46学时（含演示学时）；实验学时：0学时；上机学时：0学时；习题课学时：2学时。 先行、后续课程情况：先行课：高等数学、热力学与统计物理,；后续课：量子力学,原子物理。 教材：《固体物理学》，黄昆，韩汝琦，高等教育出版社 参考书目：《固体物理学》，陆栋，上海科学技术出版社 《固体物理基础》，阎守胜，北京大学出版社 《固体物理简明教程》，蒋平，徐至中，复旦大学出版社 一、课程的目的与任务 固体物理学是应用物理和物理类各专业的一门必修基础课程，是继四大力学之后的一门基础且关键的课程，它的主要内容是研究固体的结构及组成粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与运动规律，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。 通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论，以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展，为以后的专业课学习打好基础。 二、课程的基本要求 教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。 掌握：属于较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应比较透彻明了，并能熟练地用以分析和计算有关问题，对于能由基本定律导出的定理要求会推导。 理解：属于一般要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应明了，并能用以分析和计算有关问题。对于能由

固体物理基础答案

1.试证理想六方密堆结构中c/a=1.633. 证明： 如图所示，六方密堆结构的两个晶格常数为a 和c 。右边为底面的俯视图。而三个正三角形构成的立体结构，其高度为 2．若晶胞基矢c b a , ,互相垂直，试求晶面族（hkl）的面间距。 解： c b a ,,互相垂直，可令k c c j b b i a a , , 晶胞体积abc c b a v ) ( 倒格子基矢： k c j b i a abc b a v b j b i a k c abc a c v b i a k c j b abc c b v b 2 ) ( 2 ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 3 2 1 而与（hkl）晶面族垂直的倒格矢 2 2 2 3 2 1 ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 2 c l b k a h G k c l j b k i a h b l b k b h G 故（hkl）晶面族的面间距 2 2 2 2 2 2 ) ( ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) ( 2 2 2 c l b k a h c l b k a h G d

3．若在体心立方晶胞的每个面中心处加一个同类原子，试说明这种晶体的原胞应如何选择？每个原胞含有几个原子？ 答： 通过分析我们知道，原胞可选为简单立方，每个原胞中含有5个原子。 体心，八个顶点中取一个，对面面心各取一个原子（即三个）作为基元。布拉菲晶格是简单立方格子。 4．试求面心立方结构的（111）和（110）面的原子面密度。 解： （111）面 平均每个（111）面有22 1 3613 个原子。 （111）面面积 222232 322)2 2( )2(22 1 a a a a a a 所以原子面密度2 2)111(34 2 32a a （110）面 平均每个（110）面有22 1 2414 个原子。 （110）面面积2 22a a a 所以（110）面原子面密度22 )110(2 22a a 5．设二维矩形格子的基矢为j a a i a a 2,21 ，试画出第一、二、三、布里渊区。 解： 倒格子基矢： j b j a j a j ax x a a a a v b k x a i a x i a x a a a a v b 113233212 12212222)(2) (2222)(2 所以倒格子也是二维矩形格子。2b 方向短一半。 最近邻;,22b b 次近邻;2,2,,2211b b b b 再次近邻;,,,12122121b b b b b b b b 再再次近邻;3,322b b 做所有这些点与原点间连线的垂直平分线，围成布里渊区。再按各布里渊区的判断原则进行判断，得： 第一布里渊区是一个扁长方形； 第二布里渊区是2块梯形和2块三角形组成； 第三布里渊区是2对对角三角和4个小三角以及2个等腰梯形组成。

固体物理答案第六章

141 第六章 自由电子论和电子的输运性质 习题 1. 一金属体积为V ，电子总数为N ，以自由电子气模型 （1）在绝热条件下导出电子气的压强为 .320 V U P = 其中 .5 300F NE U = （2）证明电子气体的体积弹性模量 .910350V U P K == 【解 答】 （1）在绝热近似条件下，外场力对电子气作的功W 等于系统内能的增加dU ，即 ,PdV W dU -== 式中P 是电子气的压强.由上式可得 .V U P ??- = 在常温条件下，忽略掉温度对内能的影响，则由《固体物理教程》（6.5）式得 .3253533 22200?? ? ??===πV N m N NE U U F 由此得到 =??-=V U P 0() ().3232 3253053 22 2 V U V N m N =? -π （2）由《固体物理教程》（2.11）式可知，体积弹性模量K 与压强P 和体积V 的关系为 .V K V P -=?? 将 =??V P () ().91035 323253038222V U V N m N -=? --π 代入体积弹性模量K 与压强P 和体积V 的关系式，得到 .9100 V U K = 2.二维电子气的能态密度 (),2 πm E N = 证明费米能 ],1ln[2-=T m k n B F B e T k E π 其中 n 为单位面积的电子数. 【解 答】 由已知条件可得单位面积金属的电子总数 ()()().1 2 0? ?∞ -∞ += =T k E E B F e dE m dE E f E N n π

142 作变量变换 ,T k E E x B F -= 则有 ? ? ∞ ---∞ -+= += T k E x x B T E x B B F B F e dx e T mk e dx T mk n 1 12 2 ππ () ( ), 1ln 1ln 22T k E B T k E x B B F B F e T mk e T mk += +- =∞ -- ππ 即 T E B F e +1=T mk n B e 2 π. 由上式解得 ( ) 1ln 2 -=T m k n B F B e T k E π 3.金属膨胀时，价带顶能级 发生移动 V V E E C ?-=?1 证明 .3 21 F E E = 【解 答】 解法一： 金属中自由电子的费米能 () ,3232323 2223 22 2 -=?? ? ??==AV V N m n m E F ππ 可认为是能带顶，式中 () .32222 πN m A = 当金属体积膨胀后，体积由V 变成了V V V ?+='，费米能变成了 ()2-?+='V V A E F () 3 23 21--? ?? ? ??+=V V V A () .3212?? ? ? ??+ ≈-V V V A 费米能的变化量 .32?? ? ???-=-'=?V V E E E E F F F F 与已知条件比较可得 .3 21 F E E = 解法二：

固体物理课程教学大纲(0740734016)

《固体物理学》课程简介 课程内容： 《固体物理学》是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科. 它是应用物理学的专业基础课、必修课. 固体物理学是研究固体的结构及组成粒子之间的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。通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论，以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展. 要求学生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，能够熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力. 本课程内容主要包括：晶体结构，固体的结合，晶格振动，晶格缺陷，固体电子论，能带理论

Brief Introduction Course Description: Solid State Physics is one strong branch course of physics for its abundant contents and wide application. It is a basic or compulsory course of Applied Physics. The subject focuses on the relationship between the solid microstructure and particles and the law of their motion. The subject illustrates the solid properties and application, especially solid state theory and band theory. Through all teaching course, students can understand basic description of crystal structure, solid state theory, band theory and the effect of defect, impurity, surface and interface on material properties. Through the teaching course, students can master the general quality and method of periodic structural solid materials. And the students can know the advanced development in solid state physics fields. The students are required to penetrate with basic conception, make clear physical image, master basic physical method skillfully and fall to work on analyzing and solving problem by using the learned knowledge synthetically. The main sections of this course: crystal structure, binding of solid, lattice vibration, lattice defect, solid electronic theory, band theory.

固体物理参考书目

固体物理参考书目 通用教材（近期的和有较大影响的） 1．阎守胜，固体物理基础＊北大出版社 2000 2．陈长乐，国体物理学西北工大出版社 1998 3．黄昆，韩汝琦，国体物理学高等教育出版社 1988第1版， （根据黄昆，国体物理学人民教育出版社 1966版扩充改编） 4．方俊鑫，陆栋，国体物理学（上，下两册）上海科技出版社 1980，1981 （根据谢希德，方俊鑫，国体物理学 1965版扩充改编） 5．顾秉林，王喜坤，固体物理学＊清华大学出版社 1990 6. 王矜奉，固体物理教程（4版）山东大学出版社 2004 （1999年初版） 6．Kittel C. Introduction to Solid State Physics, 8th ed.John Wiley ﹠ Sons Inc.,2005 （作者是在固体物理研究领域有过重要贡献的美国加州大学Bekeley分校物理学教授， 该书1953年首次出版后受到广泛重视，后于1956，1966，1971，1976，1986，1996， 年不断修订再版，成为大学固体物理的标准教材之一，2005年是第8版。我国曾先 后翻译出版了1956年的第2版和1976年的第5版。） 中译本：固体物理导论（原著8版）化学工业出版社，2005 7． Busch G. Schade H. 固体物理学讲义高等教育出版社 1987 (原文为德文，瑞士联邦技术学院教材，1972) 8．M A Omar Elementary Solid State Physics: Principle and Applications 中译本：固体物理学基础北京师范大学出版社 1987 9．H E Hall Solid State Physics John Wiley ﹠ Sons Ltd 1974 (英国曼彻斯特大学教材) 中译本：固体物理学高等教育出版社 1983 10．N W Ashcroft, N D Mermin Solid State Physics, ＊ 1976 (美国康乃尔大学教材，是公认的固体物理权威著作) 更深入的教材 1．冯端，金国钧，凝聚态物理学（上卷）高等教育出版社 2003 2．J Callaway, Quanyum Theory of The Solid State 1976 中译本：固体量子理论科学出版社 1984 3. O Madelung, Introduction to Solid State Theory Springer 1978 4. J M Ziman, Principles of the Theory of Solid Cambridge University Press 1972 5．William Jones, Norman H March, Theoretical Solid State Physics, Vol 1: The equilibrium properties of perfect crystalline solid Vol 2；The non-equilibrium properties and Disorder John Wiley ﹠ Sons Ltd 1973 7. 李正中固体理论高等教育出版社 1985 8．冯端，金国钧，凝聚态物理新论上海科技出版社 1992