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875-固體物理

一、考試性質與范圍

固體物理學是凝聚態物理最為核心的基礎，主要研究晶體材料的微觀結構和物理性質，本科目的考試內容包括晶體結構、晶格振動、能帶理論和金屬電子論等。要求考生有清楚的物理圖象，能夠運用相關理論和基本概念進行問題分析和處理。

二、考試基本要求

測試考生對于固體物理相關基本概念、基礎理論的掌握和運用能力。

三、考試方式與分值

1. 試卷滿分及考試時間

試卷滿分為150分，考試時間180分鐘。

2. 答題方式

答題方式為閉卷、筆試。

四、考試內容

1. 晶體結構和晶體衍射

1) 晶體結構

點陣、基元、原胞、晶胞

簡單點陣晶體和復合點陣晶體

晶向指數、晶面指數、晶面間距、配位數

晶列和晶面的基元排列

倒易點陣、布里淵區、布里淵區邊界方程

對稱性、晶體對稱操作、點群、空間群

國際空間群符號與布拉菲點陣的對應

2) 晶體衍射

布拉格方程、勞厄方程、Ewald球

原子散射因子和幾何結構因子

2. 固體結合與缺陷

1) 固體結合的基本形式

共價晶體，金屬晶體，分子晶體與離子晶體，范德瓦爾斯結合，氫鍵，馬德隆常數

2) 晶體中的缺陷和擴散

晶體缺陷：線缺陷、面缺陷、點缺陷

擴散及微觀機理

離子晶體中的點缺陷和離子性導電

3. 晶格振動與晶體的熱學性質

1) 一維鏈的振動：單原子鏈、雙原子鏈、聲學支、光學支、色散關系

2) 格波、簡正坐標、聲子、聲子振動態密度、長波近似

3) 固體熱容：愛因斯坦模型、德拜模型

4) 非簡諧效應：熱膨脹、熱傳導

5) 中子的非彈性散射測聲子能譜

4. 能帶理論

1) 布洛赫定理

2) 近自由電子模型

3) 緊束縛近似

4) 費密面、能態密度和能帶的特點

5. 晶體中電子在電場和磁場中的運動

1) 恒定電場作用下電子的運動

2) 用能帶論解釋金屬、半導體和絕緣體，以及空穴的概念

3) 恒定磁場中電子的運動

4) 回旋共振、德·哈斯-范·阿爾芬效應

6. 金屬電子論

1) 金屬自由電子的模型和基態性質

2) 金屬自由電子的熱性質

3) 態密度、電子氣費米能及費米統計