2019年中國科學(xué)院大學(xué)809固體物理考研初試大綱

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中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試

《固體物理》考試大綱

本《固體物理》考試大綱適用于中國科學(xué)院凝聚態(tài)物理及相關(guān)專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。固體物理學(xué)是研究固體的微觀結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)，以及構(gòu)成物質(zhì)的各種粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，是凝聚態(tài)物理的最大分支。本科目的考試內(nèi)容包括晶體結(jié)構(gòu)、晶格振動(dòng)、能帶理論和金屬電子論等。要求考生深入理解其基本概念，有清楚的物理圖象，熟練掌握基本的物理方法，并具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力。

一、考試形式

(一)閉卷，筆試，考試時(shí)間180分鐘，試卷總分150分

(二)試卷結(jié)構(gòu)

第一部分：簡答題，共50分

第二部分：計(jì)算題、證明題，共100分

二、考試內(nèi)容

(一)晶體結(jié)構(gòu)

1、 單晶、準(zhǔn)晶和非晶的結(jié)構(gòu)上的差別

2、 晶體中原子的排列特點(diǎn)、晶面、晶列、對(duì)稱性

3、 簡單的晶體結(jié)構(gòu)，二維和三維晶格的分類

4、 倒易點(diǎn)陣和布里淵區(qū)

5、 X射線衍射條件、基元的幾何結(jié)構(gòu)因子及原子形狀因子

(一) 固體的結(jié)合

1、 固體結(jié)合的基本形式

2、 共價(jià)晶體，金屬晶體，分子晶體與離子晶體，范德瓦爾斯結(jié)合，氫鍵，馬德隆常數(shù)

(二) 晶體中的缺陷和擴(kuò)散

1、 晶體缺陷：線缺陷、面缺陷、點(diǎn)缺陷

2、 擴(kuò)散及微觀機(jī)理

3、 位錯(cuò)的物理特性

4、 離子晶體中的點(diǎn)缺陷和離子性導(dǎo)電

(三) 晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì)

1、 一維鏈的振動(dòng)：單原子鏈、雙原子鏈、聲學(xué)支、光學(xué)支、色散關(guān)系

2、 格波、簡正坐標(biāo)、聲子、聲子振動(dòng)態(tài)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(yīng)：熱膨脹、熱傳導(dǎo)

5、 中子的非彈性散射測(cè)聲子能譜

(四) 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(fèi)密面、能態(tài)密度和能帶的特點(diǎn)

5、 表面電子態(tài)

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

1、 恒定電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng)

2、 用能帶論解釋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體，以及空穴的概念

3、 恒定磁場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)

4、 回旋共振、德·哈斯-范·阿爾芬效應(yīng)

(六) 金屬電子論

1、 金屬自由電子的模型和基態(tài)性質(zhì)

2、 金屬自由電子的熱性質(zhì)

3、 電子在外加電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、漂移速度方程、霍耳效應(yīng)

三、考試要求

(一)晶體結(jié)構(gòu)

1. 理解單晶、準(zhǔn)晶和非晶材料原子排列在結(jié)構(gòu)上的差別

2. 掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解對(duì)稱性

3. 了解簡單的晶體結(jié)構(gòu)以及二維和三維晶格的分類

4. 掌握倒易點(diǎn)陣和布里淵區(qū)的概念，能夠熟練地求出倒格子矢量和布里淵區(qū)

5. 了解X射線衍射條件、基元的幾何結(jié)構(gòu)因子及原子形狀因子

(二) 固體的結(jié)合

1. 了解固體結(jié)合的幾種基本形式

2. 理解離子性結(jié)合、共價(jià)結(jié)合、金屬性結(jié)合、范德瓦爾斯結(jié)合等概念

(三) 晶體中的缺陷和擴(kuò)散

1. 掌握線缺陷、面缺陷、點(diǎn)缺陷的概念和基本的缺陷類型

2. 了解擴(kuò)散及微觀機(jī)理

3. 了解位錯(cuò)的物理特性

4. 大致了解離子晶體中的點(diǎn)缺陷和離子性導(dǎo)電

(四) 晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì)

a) 熟練掌握并理解其物理過程，要求能靈活應(yīng)用：一維鏈的振動(dòng)(單原子鏈、雙原子鏈)、聲學(xué)支、光學(xué)支、色散關(guān)系

b) 清楚掌握格波、簡正坐標(biāo)、聲子、聲子振動(dòng)態(tài)密度、長波近似等概念

c) 熟練掌握并理解其物理過程，要求能靈活應(yīng)用：固體熱容：愛因斯坦模型、德拜模型

d) 了解非簡諧效應(yīng)：熱膨脹、熱傳導(dǎo)

e) 了解中子的非彈性散射測(cè)聲子能譜

(五) 能帶理論

a) 深刻理解布洛赫定理

b) 熟練掌握并理解其物理過程，要求能靈活應(yīng)用：近自由電子模型

c) 熟練掌握并理解其物理過程，要求能靈活應(yīng)用：緊束縛近似

d) 深刻理解費(fèi)密面、能態(tài)密度和能帶的特點(diǎn)

e) 了解電子表面態(tài)與晶體內(nèi)部電子態(tài)的區(qū)別

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

a) 熟練掌握并理解其物理過程：恒定電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng)

b) 能夠用能帶論解釋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體，掌握空穴的概念

c) 熟練掌握并理解其物理過程：恒定磁場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)

d) 能夠解釋回旋共振、德·哈斯-范·阿爾芬效應(yīng)

(七) 金屬電子論

a) 熟練掌握金屬自由電子的模型和基態(tài)性質(zhì)

b) 了解金屬自由電子的熱性質(zhì)

c) 熟練掌握并理解其物理過程：電子在外加電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、漂移速度方程、霍耳效應(yīng)

四、主要參考教材

黃昆編著，《固體物理學(xué)》，第1版，北京大學(xué)出版社，2009年9月1日

閻守勝編著，《固體物理基礎(chǔ)》，第3版，北京大學(xué)出版社，2011年6月1日