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報考專業(yè)：材料物理化學
考試科目：固體物理導論
考試代碼：807
考試參考書：黃昆原著 韓汝琦改編 固體物理學 高等教育出版社 2000
考試總分：150分
考試時間：3小時
一、考試目的與要求
《固體物理學》是材料物理化學專業(yè)一級學科的專業(yè)基礎課。該課程是研究固體的結構及其組成粒子（原子、離子、電子等）之間相互作用與運動規(guī)律以闡明其性能與用途的學科。固體物理學融匯了力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、電動力學、量子力學和晶體學等多學科的知識，在現(xiàn)代科學技術中起著非常重要的作用，是物理學的重要組成部分，可以進一步培養(yǎng)學生的現(xiàn)代科學意識，提高分析問題與解決問題的綜合能力及創(chuàng)新思維的能力。
要求考生：(1) 掌握固體物理學的基礎概念和基本原理，包括能利用固體物理的基本原理分析固體材料的基本性能；(2) 掌握晶體結構和結合、晶格熱振動及固體材料的熱性質(zhì)、固體電子論等基本原理；(3) 利用固體物理的基本原理分析固體材料的導電性和磁學性質(zhì)等物理性能。
二、考試內(nèi)容
第一章 晶體結構和X射線衍射
第一節(jié) 晶體的特征
一、晶體的總特征、宏觀特征*
二、晶面角守恒定律
第二節(jié) 空間點陣
布喇菲格子的概念
第三節(jié)晶格的周期性 基矢
一、結晶學原胞與固體物理原胞的區(qū)別 *
二、晶體基矢的表達式
第四節(jié)密勒指數(shù)*
密勒指數(shù)與晶面在坐標軸截距的關系
第五節(jié)倒格子*
一、倒格子的定義、倒格子基矢、倒格子空間與正格子空間的意義
二、倒格子基矢與正格子基矢的關系、倒格矢與正格矢的關系、倒格子與正格子的關系
第六節(jié)晶體的特殊對稱性 對稱操作
基本的對稱操作
第七節(jié)晶系 布喇菲原胞
晶系的種類及其特點
第八節(jié)密堆積 配位數(shù)
密堆積與配位數(shù)的概念
第九節(jié)晶體衍射的一般介紹
測試晶體結構的方法
第十節(jié)X射線衍射方程 反射公式和反射球
一、倒格子空間衍射方程及其意義*
二、布拉格反射公式
三、X射線衍射的實驗方法
第十一節(jié) 原子的散射因子
原子的散射因子概念
第十二節(jié) 幾何結構因子
一、幾何結構因子的概念
二、結構的衍射消失條件
復習重點：晶體的特征，空間點陣、晶體基矢的表達式、密勒指數(shù)、倒格子，晶體對稱操作、晶系，測試晶體結構的方法，X射線衍射分類、X射線衍射方程、布拉格反射公式、晶體結構的衍射消失條件。
第二章晶體的結合
第一節(jié)晶體的結合類型
晶體的結合的類型
第二節(jié) 結合力的一般性質(zhì)*
一、互作用勢能與互作用力的關系
二、通過兩個原子互作用勢能，求兩原子的平衡間距、平衡時的互作用勢能，有效引力最大時的兩原子間的距離、體彈性模量。
第三節(jié) 非極性分子晶體的結合能
一、分子晶體結合力的分類
二、根據(jù)已知原子的相互作用勢能，求相關的問題。
第四節(jié) 離子晶體的結合能
一、馬德隆常數(shù)的表達式及簡單計算*
二、根據(jù)已知離子晶體的相互作用勢能，求相關的問題。
第五節(jié) 離子半徑
常用的離子半徑
復習重點：晶體的結合類型、結合力的一般性質(zhì)、計算兩原子的平衡間距、平衡時的互作用勢能，有效引力最大時的兩原子間的距離、體彈性模量等參量。
第三章 晶格振動和晶體的熱學性質(zhì)
第一節(jié) 一維原子鏈的振動
一、格波的概念
二、一維簡單（復式）晶格振動格波的色散關系
三、長聲學波、長光學波的示意圖及其表示的振動*
四、周期性邊界條件的結論*
第二節(jié) 晶格振動的量子化 聲子
一、聲子的概念*
二、三維晶格振動的總能量表達式中各項所表示的意義
第三節(jié) 長波近似
一、長光學波、長聲學波的概念
二、黃昆方程表達式及其物理意義
第四節(jié) 固體比熱*
一、杜隆-珀替定律
二、愛因斯坦模型和得拜模型的特點
第五節(jié) 非簡諧效應
一、兩個聲子的碰撞
二、晶體的熱傳導和熱膨脹與非簡諧效應的關系
第六節(jié) 確定振動譜的實驗方法
確定振動譜的實驗方法-中子非彈性碰撞
第七節(jié) 晶格的自由能
格林愛森常數(shù)
復習重點：格波的概念、長聲學波、長光學波的示意圖及其表示的振動、周期性邊界條件的結論、聲子的概念、三維晶格振動的總能量表達式中各項所表示的意義、長光學波、長聲學波的概念、黃昆方程表達式及其物理意義、杜隆-珀替定律、非簡諧效應、確定振動譜的實驗方法和格林愛森常數(shù)。
第四章 晶體中的缺陷與運動
第一節(jié)、缺陷的類型
一、缺陷的分類
二、肖脫基缺陷 弗倫克爾缺陷、色心、極化子的概念*
三、刃型位錯、螺旋位錯的概念
第二節(jié) 熱缺陷數(shù)目的統(tǒng)計
第三節(jié) 缺陷的運動 產(chǎn)生和復合
第四節(jié) 擴散方程 擴散系數(shù)
第五節(jié) 擴散的微觀機構
第六節(jié) 外來原子在晶體中的擴散
第七節(jié) 熱缺陷在外力作用下的運動
以上六節(jié)為一般了解內(nèi)容，考試不做主要內(nèi)容
第八節(jié) 位錯的滑移
刃型位錯、螺旋位錯滑移方向與位錯線的運動方向、外加切應力三者的關系。
第九節(jié) 位錯和熱缺陷的關系
第十節(jié) 位錯的缺陷的分類、肖脫基缺陷 弗倫克爾缺陷、色心、極化子的概念、刃型位錯、螺旋位錯的概念以及刃型位錯、螺旋位錯滑移方向與位錯線的運動方向、外加切應力三者的關系。
第五章 固體電子論基礎
第一節(jié) 電子氣的能量狀態(tài)
一、金屬自由電子論模型
二、求簡單的自由電子氣能級密度*
第二節(jié) 電子氣的費密能量
一、費密分布函數(shù)及其討論*
二、費密能量及其求絕對零度時系統(tǒng)的費密能量。
三、費密球、費密面的概念
第三節(jié) 金屬中電子氣的熱容量
溫度低時，金屬的摩爾熱容量表達式*
第三節(jié)功函數(shù)和接觸勢差
畫圖說明功函數(shù)和接觸勢差的概念
第五節(jié) 布洛赫波
布洛赫波的表達式及其物理意義*
第六節(jié) 克龍尼克-潘納模型
一、克龍尼克-潘納模型的要點
二、克龍尼克-潘納模型的意義
第七節(jié) 微擾法-自由電子近似
周期場不再看作為微擾的條件
第八節(jié) 簡并微擾法-散射波較強的情況
畫圖說明禁帶出現(xiàn)的位置和禁帶的寬度
第九節(jié) 晶體中電子運動的速度和加速度
一、電子運動速度 能帶低和能帶頂電子的有效質(zhì)量*
二 電子有效質(zhì)量的表達式及所表示的意義
第十節(jié) 金屬、半導體和絕緣體 空穴概念
一、金屬、半導體和絕緣體的區(qū)別
二、空穴的概念
復習重點：金屬自由電子論模型、費密分布函數(shù)、費密球、費密面的概念、功函數(shù)和接觸勢差、布洛赫波的表達式及其物理意義、克龍尼克-潘納模型的意義禁帶出現(xiàn)的位置和禁帶的寬度、晶體中電子運動的速度和加速度以及金屬、半導體和絕緣體的區(qū)別。
第六章 能帶理論
第一節(jié) 三維情況的布洛赫定理
一、三維布洛赫定理的表達式
二、簡約布里淵區(qū)的概念
第二節(jié) 布里淵區(qū)
畫出簡單情況的布里淵區(qū)。
復習重點：三維布洛赫定理、簡約布里淵區(qū)和簡單的畫法。
三、試卷結構
（1）基本知識與基本概念題 (約60分)
（2）論述題(約90分)
四、內(nèi)容結構
（1）固體結構和固體結合（25分）
（2）晶格振動和晶格的熱學性質(zhì)（45分）
（3）自由電子理論及能帶理論（45分）
（4）半導體晶體（35分）
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