《固体理论》教学大纲

《固体理论》教学大纲

课程名称: 《固体理论》

授课教师：中国人民大学物理系同宁华副教授

固体理论

Solid State Theory

课程编号：课程属

性：

专业必修课

学时/学

分：

72/4

教学方式课堂讲授考试方式笔试＋作业成绩评定作业/期末 30/70 预修课

程：

量子力学；高等量子力学；量子统计；固体物理

教学目的和要求:

《固体理论》课程旨在向物理系研究生教授固体物理研究中所用到的基本概念、基本理论和方法。该课程是《量子统计》和《固体物理》的后续课程，运用较为系统和形式化的理论，来处理固体物理中的各种现象。该课程以元激发概念为主线，并涉及到现代固体物理中的其他基本内容。通过一定量的实例和练习，培养学生运用基本概念、基本理论和方法研究固体物理问题的能力。为研究生打下良好的理论基础，从而使他们能比较顺利地开始相关课题的研究工作。

学习本课程，预先需要的基础知识包括：（1）量子力学，（2）高等量子力学，（3）量子统计，以及（4）固体物理。

通过课堂的讲授和课下练习，使学生重点掌握以下内容：

（1）概述

（2）晶体周期性结构、能带理论

（3）晶体中的集体激发：声子

（4）磁体中的集体激发：磁振子

（5）电子气体中的集体激发：等离子体激元

（6）电声子相互作用，极化子理论（选）

（7）超导体的BCS理论

本课程需要学生初步了解的内容有：

（8）强关联电子体系：Mott相变；局域磁矩；巡游铁磁性；高温超导的RVB理论（选）

本课程作业：课后练习，文献阅读报告

第一章概述（8学时）

玻恩－奥本海默近似；多电子Schroedinger方程；Slater行列式；Hartree－Fock 近似

第二章晶体周期性结构和能带理论（8学时）

正格矢；倒格矢；点阵傅立叶变换；Bloch定理；Bloch表象和Wannier表象；紧束缚近似；密度泛函理论及LDA近似

第三章声子（8学时）

晶格动力学；简正坐标；声子；声学模和光学模；极化激元；态密度

第四章磁振子（8学时）

HP变换；铁磁自旋波理论；反铁磁自旋波理论

第五章等离激元（8学时）

相互作用电子气体；线性响应理论；介电函数；电子系统的元激发谱；基态能量第六章电－声子相互作用（8学时）

电－声子相互作用哈密顿量；声子自能；有效电子－电子相互作用；中岛变换；极化子理论（选）

第七章超导电性的微观理论（12学时）

超导态的基本性质； BCS跃华哈密顿量；BCS理论

第八章强关联体系（12学时）

Hubbard模型与t-J模型； Mott转变； Anderson杂质模型与Kondo模型； RKKY相互作用；巡游铁磁性；高温超导铜氧化物

教材：《固体理论》李正中，高等教育出版社, 2002

主要参考书：

1. 《Solid State Physics》Ashcroft and Mermin, 世界图书出版公司，1976

2. 《Basic Aspects of the Quantum Theory of Solid》 D. I.Khomskii，Cambridge University Press

3. 《Many-Particle Physics》 G.D. Mahan，Springer， Berlin，2000

4．《固体量子化学》赵成大，高等教育出版社，2003

5．《固体物理学》黄昆、韩汝琦，高等教育出版社， 1988

撰写人：

同宁华(中国人民大学物理系)

撰写日期：2012年11月