固体物理学教学大纲中国科学院大学招生信息网
中科院研究生院硕士研究生入学考试 《固体物理》考试大纲 本《固体物理》考试大纲适用于中国科学院凝聚态物理及相关专业的硕士研究生 入学考试。《固体物理》是研究固体的结构、组成粒子的相互作用以及运动规律 的学科,是物理研究的一个重要组成部分,是许多学科专业的基础课程,其主要 内容包括晶体结构、晶格振动、能带理论和金属电子论等内容。要求考生深入理 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。 (一)考试内容 一、晶体结构 1、单晶、准晶和非晶的结构上的差别 2、晶体中原子的排列特点、晶面、晶列、对称性和点阵的基本类型 3、简单的晶体结构 4、倒易点阵和布里渊区 5、X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子 二、固体的结合 1、固体结合的基本形式 2、分子晶体与离子晶体,范德瓦尔斯结合,马德隆常数 三、晶体中的缺陷和扩散 1、晶体缺陷:线缺陷、面缺陷、点缺陷 2、扩散及微观机理 3、位错的物理特性 4、离子晶体中的点缺陷和离子性导电 四、晶格振动与晶体的热学性质 1、一维链的振动:单原子链、双原子链、声学支、光学支、色散关系 2、格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似 3、固体热容:爱因斯坦模型、德拜模型 4、非简谐效应:热膨胀、热传导 5、中子的非弹性散射测声子能谱 五、能带理论 1、布洛赫定理 2、近自由电子模型 3、紧束缚近似 4、费密面、能态密度和能带的特点 六、晶体中电子在电场和磁场中的运动 1、恒定电场作用下电子的运动 2、用能带论解释金属、半导体和绝缘体,以及空穴的概念 3、恒定磁场中电子的运动 4、回旋共振、德•哈斯-范•阿尔芬效应 七、金属电子论 1、金属自由电子的模型和基态性质 2、金属自由电子的热性质 3、电子在外加电磁场中的运动、漂移速度方程、霍耳效应 (二)考试要求 一、晶体结构 1. 理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别 2. 掌握原胞、基矢的概念,清楚晶面和晶向的表示,了解对称性和点阵的 基本类型 3. 了解简单的晶体结构 4. 掌握倒易点阵和布里渊区的概念,能够熟练地求出倒格子矢量和布里渊 区 5. 了解X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子 二、固体的结合 1. 了解固体结合的几种基本形式 2. 理解离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结合等概念 三、晶体中的缺陷和扩散 1. 掌握线缺陷、面缺陷、点缺陷的概念和基本的缺陷类型 2. 了解扩散及微观机理 3. 了解位错的物理特性 4. 大致了解离子晶体中的点缺陷和离子性导电 四、晶格振动与晶体的热学性质 a)熟练掌握并理解其物理过程,要求能灵活应用:一维链的振动(单原子 链、双原子链)、声学支、光学支、色散关系 b)清楚掌握格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似等概念 c)熟练掌握并理解其物理过程,要求能灵活应用:固体热容:爱因斯坦模 型、德拜模型 d)了解非简谐效应:热膨胀、热传导 e)了解中子的非弹性散射测声子能谱 五、能带理论 a)深刻理解布洛赫定理 b)熟练掌握并理解其物理过程,要求能灵活应用:近自由电子模型 C)熟练掌握并理解其物理过程,要求能灵活应用:紧束缚近似 d)深刻理解费密面、能态密度和能带的特点 六、晶体中电子在电场和磁场中的运动 a)熟练掌握并理解其物理过程:恒定电场作用下电子的运动 b)能够用能带论解释金属、半导体和绝缘体,掌握空穴的概念 c)熟练掌握并理解其物理过程:恒定磁场中电子的运动 d)能够解释回旋共振、德•哈斯-范•阿尔芬效应 七、金属电子论 a)熟练掌握金属自由电子的模型和基态性质 b)了解金属自由电子的热性质 c)熟练掌握并理解其物理过程:电子在外加电磁场中的运动、漂移速度方 程、霍耳效应 (三)主要参考书目 1、阎守胜编著,《固体物理学基础》北京大学出版社,2003年8月 2、黄昆原著,韩汝琦改编,《固体物理学》高等教育出版社,1988年10月 编制单位:中国科学院研究生院 编制日期:2006年6月6日