领域：高校物理类、材料类和电子类等理工学科专业的重要专业基础课。

 目标：你想看懂晶体的结构吗？你想了解晶体的结合方式和特点吗？你想抓住声子和电子的运动特点吗？你想考研吗？本课程将带你走入固体物理的学习世界，实现由微观到宏观，由结构到性质，由理论到应用的跨越。

 荣誉：省级线上线下混合式一流课程、省级思政示范课，荣获省教创赛正高组二等奖，鲁课联盟优秀教学案例一等奖，中国大学MOOC联盟联席会优秀教学案例。

 一、知识层面

掌握晶体结构及其对材料性质的影响。

掌握固体的电子结构（能带理论、费米面、态密度），解释导体、半导体和绝缘体的本质区别。

了解固体的热学性质（晶格振动、声子、热容理论）。

二、能力层面

熟练运用数学工具建模，掌握实验技术（如X射线衍射）与数据分析，培养跨学科（材料、化学、电子工程）研究能力。

 三、思维层面

形成微观到宏观的分析视角，通过批判经典理论局限激发创新，强化逻辑推导与系统化理论构建能力。

1.在读人群

物理学、电子科学与技术、光电信息科学与工程、微电子科学与工程、材料学等专业的本科生和研究生。

2.提升人群

从事物理教学及相关研究工作的人员。

推荐教材

王矜奉（山东大学） 固体物理教程（第八版） 山东大学出版社

阎守胜 （北京大学）固体物理基础（第三版） 北京大学出版社

朱建国（四川大学） 固体物理学 科学出版社

黄昆  固体物理学 北京大学出版社

黄昆  固体物理学 高等教育出版社

韦丹（清华大学） 固体物理 高等教育出版社

1、任务驱动法

以见面课为中心，分为课前课中和课后三个环节，对每个环节都有具体的任务或要求，详见每章内容介绍和每节的课程导学部分。

2、PBL探究法

3、OPPPS方法

4、小组探究法

5、“果实课堂”生命化学习法

6、其他常规方法

课程成绩由过程性考核和终结性考核综合评定，卷面试题包括单选题、判断题、多选题等。

考核成绩由三部分构成：

平时成绩：40%，包括学习进度（按时完成线上视频观看10%）、学习习惯（点击率+按时提交作业 10%）、学习互动（参与讨论的次数及质量5%，课堂互动5%），单元测验10%，

期中考试：10%

期末考试：50%

一、本课程的性质和任务

《固体物理学》是技术物理系各专业的专业基础课，其任务是阐述晶体内部原子、电子等微观粒子运动的物理图像及其有关模型，掌握晶体内微观粒子的运动规律及其与晶体宏观性能的物理联系，深刻理解晶体宏观性能的微观物理本质，为进一步学习相关专业课程奠定必要的理论基础。

二、本课程的基本内容

（一）晶体的结构

1、了解晶体的宏观特征，理解晶体宏观特征的微观结构本质，建立起晶体微观结构的周期性图像。

2、建立起基元、格点、点阵、Bravais格子等概念，理解晶体微观结构周期性的表述方式；建立起原胞、晶向、晶面等概念，理解晶体微观结构周期性的各种描述方法，掌握几种常见的Bravais格子。

3、建立起晶格的概念；理解简单晶格、复式晶格等描述晶体微观结构的各种方法；熟悉晶体结构的分类及其标记方法；掌握常见的典型晶体结构类型。

4、建立起倒格子的概念；理解倒格子与Bravais格子及晶体有关性能之间的联系，掌握常见Bravais格子的倒格子。

5、建立起晶体对称性的图像；熟悉晶体宏观对称性的描述方法；了解晶体微观对称性的描述方法；掌握7个晶系和14种Bravais格子。

（二）固体的结合

1、建立起化学键的物理图像；理解晶体中原子键合的类型及晶体的分类；掌握晶体的结合能与晶体有关宏观性能之间的联系。

2、掌握共价晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体等常见晶体中原子键合的特征、晶体的结合能及其有关的宏观性能。

（三）晶格振动及晶体的热学性质

1、建立起晶格振动的经典模型；熟悉一维单式晶格、复式晶格中晶格振动谱和振幅的计算；掌握三维复式晶格中晶格振动的基本规律。

2、建立起晶格振动的量子力学模型；理解声子的概念及其与格波的联系；掌握声子数的统计分布规律及其与物质发生相互作用时的能量守恒律和准动量守恒律；了解晶格振动谱的实验测定方法。

3、理解晶格比热与晶格振动之间的联系，了解晶格比热的计算方法，掌握在Debye近似、Einstein近似下计算晶格比热的半经验近似方法。

（四）能带理论

1、了解能带理论的基本假设；理解Bloch定理及其与晶体平移对称性的本质联系；掌握Bloch电子模型的物理图像；熟悉晶体能带结构的图示方法；了解晶体能带的对称性及其与Bravais点阵对称性的本质联系。

2、了解近自由电子近似的物理基础；熟悉三种能带图示；掌握一维晶体格能带结构的微扰计算，理解Brillouin区分界点上能隙产生的原因及其物理实质；理解三维晶体能带结构的基本特征。

3、了解紧束缚近似的物理基础；熟悉微扰计算的原子轨道线性组合法及原子能级与晶体能带的对应关系，理解能带形成的原因及其物理实质，掌握典型结构晶体能带函数的近似解析表达式。

4、建立起表示晶体能带结构的等能面方法和态密度方法，掌握近自由电子近似、紧束缚电子近似三种情况下等能面和态密度的特征。

5、了解外场中Bloch电子在准经典近似下的行为，理解有效质量的概念及其物理实质；熟悉恒定电场中Bloch电子的运动特征，掌握导体、绝缘体、半导体的能带理论解释；了解恒定、均匀磁场中Bloch电子的运动特征。

（五）金属电子理论

1、了解Drude电子模型的基本假设；掌握Drude电子模型在解释金属导电、导热及光学特性等问题上的成就；理解在平均自由程、金属电子比热及Pauli顺磁磁化率等问题上Drude电子模型的失效。

2、建立起金属中自由电子形成的物理图像；掌握金属中自由电子气体的基态性质和热平衡态性质；

3、建立起金属导电的微观物理图像。

三、本课程的基本要求

掌握晶体的空间点阵、晶体基矢的表达、倒易点阵、晶面、晶向的概念以及正点阵和倒易点阵的关系；

掌握晶体的结合类型和结合性质；

掌握一维晶体振动模式的色散关系、晶格振动的量子化、声子的概念。爱因斯坦模型和德拜模型解释固体的比热性质；

掌握自由电子气的概念、自由电子气的费米能量、布洛赫波及自由电子模型；

掌握布里渊区概念及平面波和紧束缚近似方法计算能带理论；

了解金属中电子气的热容量，金属、半导体、绝缘体及空穴的概念；

了解三维布洛赫定理、进行能带计算的一般方法和步骤。