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《固體物理》碩士生入學(xué)復(fù)試大綱

第一部分概述

1.課程性質(zhì)

本課程是針對(duì)材料類專業(yè)本科生而開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。目的是使學(xué)生掌握固體的結(jié)構(gòu)及其組成粒子之間的相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解固體物理學(xué)發(fā)展的基本情況，以及固體物理學(xué)對(duì)于近代物理和近代科技的發(fā)展起的作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)精神。

2.考試范圍

晶體結(jié)構(gòu)、固體的結(jié)合規(guī)律、晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì)關(guān)系、能帶理論和金屬電子論。

3.參考書

(1)黃昆原著，韓汝琦改編，《固體物理學(xué)》，高等教育出版社，2009

(2)基泰爾著，《固體物理導(dǎo)論》(原著第8版)，化學(xué)工業(yè)出版社，2011。

(3)方俊鑫編著，《固體物理學(xué)》，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2005

(4)閻守勝，《固體物理基礎(chǔ)》，北京大學(xué)出版社，2003。

第二部分考試要點(diǎn)

1、緒論

(1)了解本課程的性質(zhì)和任務(wù)，了解固體物理學(xué)的發(fā)展歷史及一些重要的科學(xué)家，了解固體物理學(xué)的研究對(duì)象和學(xué)科領(lǐng)域范疇。

2、晶體結(jié)構(gòu)

(1)掌握晶體的周期性、晶體的特征、基矢、格點(diǎn)、布拉菲格子，了解晶胞、原胞，理解14中布拉菲格子、7個(gè)晶系，掌握常見晶體結(jié)構(gòu)的表示方法。

(2)正確理解并掌握晶向指數(shù)、晶面指數(shù)和晶面符號(hào)的概念，掌握常見晶體結(jié)構(gòu)的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)。

(3)掌握倒格子引入、正倒格子的關(guān)系，掌握正、倒格子的推導(dǎo)和計(jì)算，掌握倒格子在晶體研究中的應(yīng)用。

(4)了解晶體的宏觀對(duì)稱性、對(duì)稱操作與宏觀對(duì)稱元素，了解群的定義、點(diǎn)群符號(hào)和典型晶體結(jié)構(gòu)舉例。理解配位數(shù)、密堆積、典型化合物晶體的配位數(shù)。理解非晶態(tài)、準(zhǔn)晶材料的結(jié)構(gòu)，了解典型非晶材料。

2、固體的結(jié)合

(1)掌握固體的結(jié)合力和結(jié)合能的性質(zhì)和一般規(guī)律。

(2)掌握典型離子晶體、基本特點(diǎn)、離子晶體的結(jié)合能，掌握彈性模量的計(jì)算，正確理解并掌握馬德隆常數(shù)的計(jì)算。

(3)掌握共價(jià)鍵基本特征、典型例子，了解軌道雜化，掌握金屬結(jié)合的特點(diǎn)和規(guī)律，了解范德瓦爾斯結(jié)合的特點(diǎn)和規(guī)律，理解元素與化合物晶體的結(jié)合的一般規(guī)律性。

3、晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì)

(1)正確理解簡(jiǎn)諧近似、小振動(dòng)問題處理方法，了解簡(jiǎn)正坐標(biāo)、簡(jiǎn)正振動(dòng)的概念，理解簡(jiǎn)諧振動(dòng)的量子模型，掌握一維單原子鏈晶格振動(dòng)的理想模型及其運(yùn)動(dòng)方程，掌握格波的概念，正確理解一維單原子鏈模型的邊界條件，理解聲子的概念，掌握一維單原子鏈的色散關(guān)系。

(2)掌握一維雙原子鏈晶格振動(dòng)的理想模型及其運(yùn)動(dòng)方程，理解聲學(xué)波與光學(xué)波的概念，掌握一維雙原子鏈的色散關(guān)系。了解三維晶格的振動(dòng)規(guī)律，了解典型晶體的格波譜，了解長(zhǎng)光學(xué)波振動(dòng)的理論，了解離子晶體的長(zhǎng)光學(xué)波性質(zhì)。

(3)掌握晶格熱容的量子理論，正確理解并掌握熱容的經(jīng)典模型、愛因斯坦模型、德拜模型，掌握晶格振動(dòng)模式密度。

(4)理解晶格的狀態(tài)方程和熱膨脹規(guī)律，理解熱膨脹和熱傳導(dǎo)的內(nèi)在本質(zhì)。

4、能帶理論

(1)正確理解并掌握布洛赫波的概念和布洛赫定理，了解布洛赫定理的量子力學(xué)推導(dǎo)過程，理解薛定諤方程，熟悉算符的運(yùn)算。

(2)掌握一維周期場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似模型，掌握微擾模型的特點(diǎn)，掌握能級(jí)、能帶、能隙的由來和特點(diǎn)，理解并掌握簡(jiǎn)約布里淵區(qū)的性質(zhì)。

(3)理解周期場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似模型，理解三維布里淵區(qū)與能帶的概念，熟練掌握二維布里淵區(qū)的求解過程。

(4)了解緊束縛近似，了解晶體能帶和E(k)函數(shù)的對(duì)稱性規(guī)律，掌握能態(tài)密度、能態(tài)密度函數(shù)與費(fèi)米面的概念和特點(diǎn)，理解金屬元素的能帶結(jié)構(gòu)，了解簡(jiǎn)單金屬、半金屬的能帶結(jié)構(gòu)。

5、晶體中電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

(1)理解電子運(yùn)動(dòng)的半經(jīng)典模型、波包的概念，掌握電子速度、加速度、有效質(zhì)量的概念及其物理意義，掌握恒定電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律。

(2)正確理解并掌握導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶解釋，了解恒定磁場(chǎng)下電子的運(yùn)動(dòng)、準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)，了解自由電子情況的量子理論，理解回旋共振的物理意義。

6、金屬電子論

(1)掌握費(fèi)米分布函數(shù)的概念和物理意義，掌握費(fèi)米能級(jí)的確定規(guī)律，正確理解并掌握電子熱容量的物理意義及其計(jì)算規(guī)律。

(2)正確理解熱電子發(fā)射的一般規(guī)律，掌握功函數(shù)的概念及其物理意義，掌握不同金屬中電子的平衡和接觸勢(shì)差的概念和物理意義。