固体物理课程论文设计
张丹亮1307021050 论文
固体物理基础专题研究学习心得和建议13级物理学术班张丹亮学号：1307021050 固体物理基础专题研究这门课程主要是对固体物理理论的专题化研究，是固体物理理论的深化，通过学会使用相关软件模拟计算晶体的一些性质从而加深对理论的理解，更好的掌握了固体物理。
通过这一学期的学习我收获颇多，接下来我就谈谈自己的一些想法。
固体物理是很抽象的，在于他研究的对象已经不是一般的某个体系，而是涉及组成物体的原子分子之间的结构能量问题，有些类似于原子物理，但又不一样。
想要学好固体物理完全没有必要纠结于难记的公式和复杂的推导，关键是理解固体物理中引进的其它物理分支中没有的概念和研究方法，举个例子，一开始介绍倒格矢，概念很抽象，但是它的目的是研究晶格，晶体性质的，那么就需要站在晶体结构的角度理解它；研究满带，空带，就需要联系分子之间能量来理解它。
要区分微观和宏观研究方法的不同，不要带着以往学物理的方法来学习固体物理。
固体物理作为物理专业一门比较难学的课，大部分学生觉得难，我觉得有以下几个原因：1.基础不扎实。
固体物理是在量子力学的基础上发展起来的，同时又有很多统计力学的应用。
分析力学用的不多，但涉及的东西都是理解的关键，比如正则方程，简正模，变分法，有的时候分析力学成了从第一性原理到第二性原理的桥梁。
这就造成了一些初学者看固体物理教材时到处看不懂，因为他们连构建这座大厦所用的混凝土和脚手架都不熟悉。
2.所花时间太少。
固体物理作为我们专业的限选课，大部分学生除了上课听讲外课后就很少花时间了，这就导致有些人觉得上课讲的知识点听得懂，但是时间久了大部分知识就遗忘了。
3.学习方法不当。
固体物理作为微观世界与宏观世界的桥梁，涉及的东西相对琐碎，我觉得建立模型是固体物理最重要的思想。
现实中的物质太过纷繁，我们必须通过一些模型来简化，而这些模型的建立又基于物质的最基本特征。
因此学习固体物理时一定要把建模放在第一位。
正是因为这些原因我觉得开设固体物理专题这门课程是很有必要的，我也觉得在一周四个课时中前两个课时学习固体理论知识，后两节课学习模拟计算是合理的，因为在学习固体物理理论后，大部分人会觉得有些知识比较抽象难以理解，而后两节课的模拟计算直接形象的展现了一些物理模型，这样就加深了我们的理解。
固体物理小论文[查找资料]
![固体物理小论文[查找资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/170825f40875f46527d3240c844769eae009a3e7.png)
实际上，任何材料都不是连续的，在微观尺度，每个原子都是分立的，其质量都集中在原子实内，连续介质的振动实际上是所有原子振动的总和，因而，先分析一下独立双原子分子的振动，以获取一个清晰的物理图像，对分析晶格振动是有益的。
晶体原子间的相互作用能从简单入手，我们仍以双原子分子为例。
两原子之间的相互作用能为U(r)，其中r为两原子间的距离；把U(r)在平衡位置r0附近作泰勒展开：(3-3)在平衡位置合力为零，即，当δ很小时，作二级近似，有：(3-4)故恢复力，这就是胡克定律，为屈强系数；以上近似叫简谐近似。
取质心坐标系，，则有，故其固有频率*为.图3-2考虑第n个粒子的受力情况，它只受最近邻粒子的相互作用，即分别受到来自第n-1个粒子及第n+1个粒子的弹性力：;和；从，及合力，得：(3-5)在列出(3-5)式时已假设晶格中足够长，忽略边界，故以行波作试探解，即以代入(3-5)式，，利用，和，有：，即：(3-6)由此看出，格波的波速一般是波长的函数。
(3-6)式代表一维布喇菲格子的色散关系，它正是我们所寻求的结果。
如图3-3所示。
这条色散关系曲线所具有的特征，不仅适用于一维情况，还可以推广到二维和三维。
图3-3*对于一个质量为M的独立的一维简谐振子，如果弹簧的刚度系数为k，则振动动力学方程是Md2x/dt2=kx；这个方程的解为 x=Acos[(k/M)1/2t]；振子的能量包括动能E k和势能E p，E=E k+E p=kA2/2。
设想一条弹簧被截成二段，其屈强系数则变成原来的二倍，如果物体两端各有一条弹簧相连，则其屈强系数还要加倍，此时，设想把两弹簧的另一端分别固定在两面镜子上，则上述物体及其象的振动将构成一维晶格的某一振动模式。
(2)q空间的对称性：第一布里渊区色散关系的周期对称性，其周期为,即.让我们用一个例子来说明其物理起因：考虑和的点，其对应的波长为和，如果后者存在的话，其振动必如图3-5所示。
大学固体物理论文
大学固体物理论文固体物理是物理学中研究固体物质的微观结构、物理性质及其相互关系的重要分支学科。
它对于理解材料的特性、开发新的材料以及推动现代科技的发展都具有极其关键的作用。
固体物理所涵盖的内容十分广泛，从晶体结构到电子能带结构，从热学性质到光学性质等等。
其中，晶体结构是固体物理的基础。
晶体是由原子、分子或离子在空间按照一定的周期性规律排列而成的。
我们通过X 射线衍射等技术可以确定晶体的结构，了解原子之间的距离、角度等参数。
不同的晶体结构会导致不同的物理性质。
例如，金刚石和石墨都是由碳元素组成，但由于它们的晶体结构不同，导致了性质上的巨大差异。
金刚石是硬度极高的绝缘体，而石墨则是良好的导体且质地较软。
在固体物理中，电子的能带结构是一个核心概念。
根据量子力学的理论，电子在晶体中的运动状态不再是自由的，而是受到晶体周期性势场的影响，形成一系列的允许能带和禁带。
能带结构直接决定了固体的导电性质。
金属的能带结构特点是存在部分填充的能带，使得电子能够自由移动，从而表现出良好的导电性。
而对于绝缘体，其能带结构中存在较宽的禁带，电子难以跨越，导致电流难以通过。
半导体则处于两者之间，其禁带宽度相对较窄，通过适当的掺杂等手段可以改变其导电性能，这也是现代半导体器件的基础。
热学性质也是固体物理研究的重要方面。
固体中的热传导主要通过晶格振动（声子）和自由电子来实现。
对于良好的导体，电子对热传导的贡献较大；而对于绝缘体，热传导主要依赖于晶格振动。
比热是衡量固体吸收热量能力的重要参数。
经典理论在解释低温下固体的比热时遇到了困难，而量子理论则成功地给出了合理的解释。
固体的光学性质同样引人关注。
当光与固体相互作用时，会发生反射、折射、吸收和发射等现象。
这些光学性质与固体的能带结构、杂质和缺陷等密切相关。
例如，半导体材料在吸收一定能量的光子后，可以发生电子从价带跃迁到导带的过程，从而产生光电效应，这在太阳能电池等领域有着重要的应用。
固体物理课程论文
1.1.5 式加 1.1.6 式得：
2ncos n0 1 cos sin
1.1.5 式减 1.1.6 式得 ：
2nsin n0 cos sin 1
(1.1.7)2+（1.1.8）2，得到：
4n2
n02
1
cos
sin 2
angle method ,grazing incidence method .Also discussed based on geometric
information ,light intensity ,the resonant wavelength modulation of three new
的折射率方向和最初入射光线方向的夹角。
从上面四组方程中可以看出只要设法消去 和 角，就能找出 和 n 的关系来，而 V 形棱
镜材料的折射率 n0 是已知的。
由 1.1.2 式得：
n0.
2 2
n
sin
4
cos
cos 4
sin
2 ncos sin
2
2
1
（1.3.1）
若测出明暗视场交线与 AC 面法线的夹角 i1min 、棱镜顶角α ，即可求出棱镜折射率。
3、总结
这三种方法的总结，对晶体折射率测量中，都要把材料加工成一定形状，所以相当费时， 并且测量工作相当繁重，但是这几中方法中，最小偏向角是不需要已知折射率的标准样品而能
2、正文
2.1、用 V 形棱镜法测量光学玻璃的折射率
图 1.1.1 是用 V 形棱镜法测量光学玻璃折射率的测量原理图，所谓 V 形棱镜是二块光学玻璃
完全相同并且已知其折射率为 n0 的直角棱镜胶合成的一个带有“V”形缺口的长主棱镜。V 形缺
固体物理论文2
半导体PN结PN结是采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。
一：了解PN结前先来了解几个内容：1.N型半导体掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。
于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。
2.P型半导体掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。
这样，这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质。
3.电子与空穴的移动（1）漂移运动上面叙述的两种半导体在外加电场的情况下，会作定向运动。
这种运动成为电子与空穴（统称“载流子”）的“漂移运动”，并产生“漂移电流”。
根据静电学，电子将作与外加电场相反方向的运动，并产生电流（根据传统定义，电流的方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；而空穴的运动方向与外加电场相同，由于其可被看作是“正电荷”，将产生与电场方向相同的电流。
两种载流子的浓度越大，所产生的漂移电流越大。
（2）扩散运动由于某些外部条件而使半导体内部的载流子存在浓度梯度的时候，将产生扩散运动，即载流子由浓度高的位置向浓度低的位置运动，最终达到动态平衡状态。
二、PN结的形成采用一些特殊的工艺可以将上述的P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起。
在二者的接触面的位置形成一个PN结。
P型、N型半导体由于分别含有较高浓度的“空穴”和自由电子，存在浓度梯度，所以二者之间将产生扩散运动。
浅谈固体物理学中的基本理论--固体物理基础课程小论文
浅谈固体物理学中的基本理论——固体物理基础课程小论文姓名：学号：班级：新能源1301时间：2015年12月浅谈固体物理学中的基本理论摘要：固体物理是物理学领域中最为活跃的一个学科之一，它从电子、原子和分子的角度研究了固体的结构和性质。
它与普通物理、热力学与统计物理、材料科学，特别是量子力学等学科有着密切关系。
固体物理着重研究的是晶格振动和晶体的热学性质、自由电子论和能带理论、半导体、固体的磁性、超导体等。
本文将一固体物理基础课程所学内容为基础，结合所看所思所感对固体物理中的基本理论知识作出简单的分析。
关键词：固体物理；能带理论；晶体缺陷；晶格振动；红外物理1.晶体参数及固体物理中的态函数1.1晶体参数不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。
材料的各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等都和晶面、晶向有密切的关系。
为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。
为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
1.1.1晶向指数[uvw](1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)(3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]1.1.2晶面指数(hkl)(1)建立一组以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，令坐标原点不在待标晶面上，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c(2)求出待标晶面在a，b，c轴上的截距xa，yb，zc（该晶面与某轴平行，则截距为∞）(3)取截距的倒数1/xa，1/yb，1/zc(4)将这些倒数化成最小的简单整数比h，k，l，使h∶k∶l= 1/xa∶1/yb∶1/zc(5)如有某一数为负值，则将负号标注在该数字的上方，将h，k，l置于圆括号内，写成(hkl)，则(hkl)就是待标晶面的晶面指数1.1.3倒格子由于一个晶面系包含所有个点，而任意两格点间所通过的平行晶面数总是个整数。
固体物理论文
固体物理论文题目：固体铁磁性的物理本质学生姓名：邹之全学号： 20114380104 撰写日期：2014年4月30日摘要本文用半经典方法、唯象的方法以及微观角度分别讨论抗磁性、顺磁性和铁磁性固体的物理本质关键词磁化率, 原子磁矩, 磁场，温度，自发磁化，铁磁性目录1、引言： (1)2、固体磁性的分类及其特征 (1)3、正常抗磁性的半经典理论解释 (2)4、顺磁性的半经典理论解释 (3)5、铁磁性固体唯象理论 (5)5.1居里定律 (5)5.2外斯(Weiss)“分子场”理论 (5)5.3居里外斯定律 (6)5.4铁磁性的随温度变化的本质 (6)6、结束语 (8)7、参考文献 (9)1、引言：物质的磁性按他的不同特点可以分为强磁性以及弱磁性。
弱磁性只有在具有外磁场存在时才会有所表现，并且随着外磁场强度的增加而增大。
依据磁化强度的不同，弱磁性将分为顺磁性与抗磁性。
而强磁性表现在，不存在外场的时候物质本身会自已发生磁化现象，我们将这种现象称之为自发磁化现象。
为了减少体系中含有的能量，铁磁体内部自发的被分为许多小的区域，自发磁化在每个区域的方向都不相同，在这种没有外场的情况下，由自发磁化所产生的各个方向的磁矩就相互抵消了。
也就是总磁矩为零。
因此，在没有外加磁场作用在铁磁体上时，铁磁体并不显像出磁性。
【1】2、固体磁性的分类及其特征[2]固体的磁性按其不同性质，可分为抗磁性、顺磁性以及铁磁性三钟。
固体的原子的磁矩的相互作用和对外磁场的响应强度将导致固体的磁性发生变化。
固体的磁性一般是以磁化率χ来描述。
在外磁场中B，磁化率定义为：BM0μχ=其中M 为磁化强度，B为外磁场感应强度，0μ为真空磁导率。
根据大量实验结果，我们可以估计磁化率的大小，抗磁性固体磁化率的χ大小约-10-5~-10 -6数量级, 并且在温度变化时几乎不会发生改变;顺磁性固体磁化率的χ大小约10-2~10-5数量级。
χ与温度的变化呈现下式关系TC=χ（C 为居里常数），铁磁性固体χ拥有一个临界的温度C T ,当温度高于C T 时，铁磁性固体将变为顺磁性并满足关系cT T C-=χ（C T 为居里温度）。
大学固体物理论文
大学固体物理论文哎呀，一提到大学固体物理，那可真是一门让人又爱又恨的学科啊！先来说说固体物理到底是个啥。
这玩意儿研究的是固体的结构、性质以及它们之间的关系。
你看那晶体，排列得整整齐齐，就像阅兵式上的方阵；再看那非晶体，乱得毫无章法，却也有自己独特的“魅力”。
记得我上大学那会，有一次老师在课堂上讲晶体的晶格结构，我听得云里雾里的。
课后，我跑到图书馆，找了一堆相关的书籍，打算自己好好研究一番。
那时候的我，就像一个在知识海洋里拼命游泳的人，却怎么也找不到岸。
我坐在图书馆的角落里，一本一本翻着那些厚重的书，眼睛都快看花了。
好不容易弄明白了晶格常数的概念，却又被倒格子空间给难住了。
咱们再来说说固体物理中的那些重要概念。
比如说能带理论，这可是理解固体导电性的关键。
就好比在一个大商场里，不同的楼层卖着不同价格的商品，而能带就像是这些楼层，电子在里面跳来跳去，决定了固体是导体、半导体还是绝缘体。
还有声子，它可不是什么音乐里的音符哦，而是晶格振动的能量量子。
想象一下，晶体里的原子们就像一群调皮的孩子，在不停地跳动，而声子就是它们跳动的“节奏”。
固体物理的应用那也是相当广泛。
从我们日常用的手机芯片，到超级计算机的核心部件，都离不开固体物理的知识。
就拿半导体来说吧，通过控制掺杂的浓度和类型，可以制造出各种各样的半导体器件。
这就像是厨师做菜，根据不同的食材和调料，做出一道道美味佳肴。
在学习固体物理的过程中，做实验也是必不可少的一部分。
有一次，我们做一个关于测量晶体电阻的实验。
我小心翼翼地连接着电路，眼睛紧紧盯着仪器上的数字，生怕出一点差错。
当看到数据逐渐稳定，并且和理论值相差不大的时候，我心里那叫一个激动，感觉自己就像一个成功破解谜题的侦探。
总之啊，大学固体物理这门课虽然难度不小，但只要你用心去学，就会发现其中的乐趣和奥秘。
它就像一座神秘的城堡，等待着我们去探索和发现。
希望正在学习这门课的同学们，不要被困难吓倒，勇敢地向前冲，相信你们一定会有所收获的！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Huzhou University
《半导体物理》课程论文
题目：_固体透明介质折射率测量方法综述_ 学院：_理学院_
专业：_光电信息科学与工程_
班级：_20142732_
学号：_2014273242_
：_朱琳_
2015-2016-II
师学院理学院本科生课程论文（文献综述）
对光密介质底部一物体A 来说，它发出的光线经界面而折射，由于空气是光疏介质，因而折射线远离法线，即折射角γ大于入射角i 。
我们自空气中看去，物体好象升高到B 的位置，如图所示。
在i 和γ很小时，由△DCA 及△DCB 可得：
C
A D C tgi i =
≈sin
C
B D
C tg =
≈γγsin
代入上面公式可得出空气对介质的相对折射率，
C
A C
B i n ==
γsin sin 21
式中AC 为固体（或液体）的厚度，BC 为固体（或液体）的视厚度，它们的值可用显微镜测出来。
因介质对空气的折射率n 为21n 的倒数，故可得
C
B C A n =
物质的折射率随光波波长而改变（此现象叫色散）。
因此，实验时应当用单色光来进行测量。
通常用对钠黄光nm 3.589=λ
的折射率来标明介质的特性。
大多数液体的折射率随温度的改
变而变化很大，因此，测液体的折射率不仅要标明波长，而且还要标明温度。
2、正文
2.1、用V 形棱镜法测量光学玻璃的折射率
图1.1.1是用V 形棱镜法测量光学玻璃折射率的测量原理图，所谓V 形棱镜是二块光学玻璃完全相同并且已知其折射率为0n 的直角棱镜胶合成的一个带有“V ”形缺口的长主棱镜。
V 形缺口的角∠AED=90º；两个尖角为∠BAE=∠CDE=45º。
被测玻璃样品P 磨出两个互成90º的平面，把它放在V 形镜的V 形缺口。
由于加工的误差，V 形缺口的角和样品的角度都不可能是正确的90º，所以样品的两个面和V 形缺口的两个面就不能正好贴合，需要在中间加上一些折射率和被测样品折射率相接近的液体，使两者很好的接触。
这种具有一定折射率的液体称为折射液，也称浸液。
一条光线沿S 的方向垂直入射在V 棱镜的AB 面上，然后通过V 棱镜和样品，如果样品的折射率n 和已知的V 棱镜折射率0n 完全相等，则整个V 棱镜加上样品P 就像一块平行平板玻璃
一样，此时光线经过样品P 和V 形缺口相接触的两个面上不发生光线的偏折，最后出射光线也将不发生任何偏折。
如果样品的折射率n 和V 棱镜材料的折射率0n 不相同时，则光线在两者相接触的面上发生折射，最后出射光线相对于入射光线要产生一个偏折角θ。
很明显θ角的大小与样品的折射率n 和已知的V 棱镜材料的折射率0n 有关，用V 形棱镜法测量光学玻璃的折射率就是利用了这个关系，通过测量出偏折角θ，然后根据一定的关系计算出样品的折射率n 的。
下面利用图1.1.1来推导偏折角θ和样品折射率n 之间的关系式，
图1.1.1中是假定了样品折射率
n 大于V 形棱镜材料的折射率0n 的情况，即n >0n 对四个折射
面应用折射定律：
在
AB
面
上
： 0sin sin n θθ
=
(1.1.1)
在AE 面上： 0sin
sin()44
n n π
π
ω=- (1.1.2)
在ED 面上： 0sin(
)sin()44
n n π
π
ωφ+=+ (1.1.3) 在DC 面上： 0sin sin n φθ= (1.1.4)
其中，ω是光线在AE 界面上的折射方向和最初入射光线方向的夹角。
φ是光线ED 界面上的折射率方向和最初入射光线方向的夹角。
从上面四组方程中可以看出只要设法消去ω和φ角，就能找出θ和n 的关系来，而V 形棱镜材料的折射率0n 是已知的。
由1.1.2式得：
()022.
sin cos cos sin cos sin 2442
n n n ππωωωω⎛⎫
=-=- ⎪⎝⎭ ∴ ()0cos sin n n ωω-= ( 1.1.5) 由（1—3）式得：
图1.1.1V 形棱镜法测量光学玻璃折射率原理图。