2021石河子大学固体物理研究生考试大纲

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    石河子大学物理学专业硕士研究生入学考试大纲

    （科目：固体物理）

    一、考查目标

    固体物理学是研究固体的结构及其组成粒子之间的相互作用与运动规律以及阐明其性质与用途的科学。本课程是应用物理学、物理学专业必修课程。通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展。要求学生深入了解其基本概念，有清楚的物理图像，能够熟练掌握基本物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。本课程主要内容包括：晶体结构，固体的结合，晶格振动，晶格缺陷，能带理论，固体电子论。

    二、考试内容

    （一）晶体的结构

    1．一些晶格的实例，晶格的周期性，原胞与单胞（晶胞），简单晶格与复式晶格，晶格点阵的数学表述；

    2．晶向、晶面和它们的标志；

    3．倒格子基矢，倒格子的导出、倒格子与正格子的关系；

    4．晶体的宏观对称性与宏观物理性质。

    （二）固体的结合

    1．元素和化合物晶体结合的规律性，负电性，元素晶体结合的规律性，化合物晶体结合的规律性；

    2．晶体结合力的类型：离子键，共价键，金属键，分子键，氢键；

    3．离子晶体的结合能、体积弹性模量，计算离子晶体的结合能的方法；

    4．范德瓦耳斯晶体的结合能，计算分子晶体的结合能的方法；

    （三）晶格振动

    1．一维单原子链，简谐近似与动力学方程，格波解及其物理意义，色散关系；

    2．一维双原子链，声学波与光学动力学方程与格波解，色散关系，边界条件与波矢的取值，声学波与光学波；

    3．三维晶格的振动，三维格波解及一般特性，波矢数与模式数，声子概念及声子的准动量；

    4．离子晶体的长光学波，黄昆方程

    5．晶格振动模式密度，晶格振动模式密度的定义，模式密度的计算；

    6．晶格热容的量子理论，晶格热容量，爱因斯坦模型，德拜模型。

    （四）晶格缺陷

    1．晶体的一般缺陷类，点缺陷，线缺陷，面缺陷；位错，刃位错，.螺位错；

    2．空位、间隙原子的运动和统计平衡，；

    3．扩散和原子布朗运动（机动），费克第一定律，扩散系数，布朗运动

    （五）能带理论

    1．了解布洛赫定理，平移算符与布洛赫定理，布洛赫定理的若干推论与晶体能带的基本特征；

    2．掌握近自由电子近似，模型与微扰计算；

    3．掌握布里渊区，布里渊区与能带；赝势方法，赝势，赝势方法；

    4．理解紧束缚近似，模型与微扰计算，原子能级与晶体能带的对应，瓦尼尔（Wannier）函数，

    （六）固体电子论

    1．动力学方程与准动量，加速度与有效质量；恒定电场作用下电子的运动；

    2．导体、绝缘体和半导体的能带论解释，满带电子，导体与非导体的模型，近满带与空穴；3．在恒定磁场中电子的运动回旋共振。

    三、参考书

    固体物理学，黄昆，高等教育出版社