晶格振動光譜學(xué)

1、晶格振動光譜學(xué)課程教學(xué)大綱課程英文名稱 ： Lattice Vibration Spectroscopy課程編號 ： 0332282002課程計(jì)劃學(xué)時 ：32學(xué)分：2課程簡介 ：本課程地闡述了晶格振動光譜學(xué)的基本理論、實(shí)驗(yàn)和研究進(jìn)展.課程包括兩大部分 ,第部分為晶格動力學(xué)基礎(chǔ) ,主要包括晶體結(jié)構(gòu)及其對稱性、晶格動力學(xué)基礎(chǔ)和晶格振動的對稱 性等內(nèi)容 ,第二部分為晶格振動光譜 ,主要包括晶格振動的電磁理論和量子理論、晶格振動的 布里淵譜、拉曼光譜、紅外反射光譜、二級紅外吸收光譜和拉曼光譜等內(nèi)容.本書介紹了晶格振動光譜研究方面的新進(jìn)展 ,并吸收及其插入化合物、單管壁碳納米管拉曼光譜等方面的 研究成果

2、 ,有利于學(xué)生了解、分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)，是材料物理學(xué)生必修的一門課程。本課程的授課對象為數(shù)理系材料物理專業(yè)的學(xué)生。一、課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)基本要求第一章 晶格動力學(xué)基礎(chǔ) （2 學(xué)時） 本章重點(diǎn)：熱力學(xué)行為的簡單近似處理； 雙原子鏈的振動；晶格振動的頻譜和比熱； 光學(xué)支的長波晶格振動； 長波光學(xué)振動和紅外色散的原子理論； 離子晶體紅外色散的實(shí)驗(yàn)研 究。本章難點(diǎn)： 晶格振動的頻譜和比熱； 光學(xué)支的長波晶格振動； 紅外色散及晶格振動的推 遲效應(yīng)；長波光學(xué)振動和紅外色散的原子理論；離子晶體紅外色散的實(shí)驗(yàn)研究。第一節(jié) 熱力學(xué)行為的簡單近似處理 本節(jié)要求掌握熱力學(xué)行為的簡單近似處理，掌握長波光學(xué)振動和紅外色散的原

3、子理論， 以及紅外色散及晶格振動的推遲效應(yīng)。 了解晶格 的基本振動形式。 本節(jié)建議采用的主要教學(xué) 形式（講授、習(xí)題） 。第二節(jié) 雙原子鏈的振動 本節(jié)要求掌握熱雙原子鏈的振動基本形式 （ 考核概率 10%）。第三節(jié) 晶格振動的頻譜和比熱 本節(jié)要求掌握晶格振動的頻譜和比熱 （ 考核概率 10%）。第四節(jié) 光學(xué)支的長波晶格振動 本節(jié)要求掌握光學(xué)支的長波晶格振動 （ 考核概率 10%）。第五節(jié) 紅外色散及晶格振動的推遲效應(yīng) 本節(jié)要求掌握紅外色散及晶格振動的推遲效應(yīng) （ 考核概率 10%）。第六節(jié) 長波光學(xué)振動和紅外色散的原子理論 本節(jié)要求掌握長波光學(xué)振動和紅外色散的原子理論（ 考核概率 10%）。本章

4、作業(yè)：了解 晶格 的基本振動形式本章作業(yè)要求達(dá)到的目的： 掌握熱力學(xué)行為的簡單近似處理， 掌握長波光學(xué)振動和紅外 色散的原子理論，以及紅外色散及晶格振動的推遲效應(yīng)。了解 晶格 的基本振動形式。第二章 晶格振動的對稱性 （2 學(xué)時）本章重點(diǎn)： 一維晶格振動的動力學(xué)基礎(chǔ)； 晶格振動的量子化和聲子； 長波近似與黃昆方 程；晶格振動譜的對稱性和晶格振動的模式密度；無序系統(tǒng)中的原子振動。本章難點(diǎn)：一維晶格振動的動力學(xué)基礎(chǔ)；晶格振動的量子化和聲子；長波近似與黃昆方 程；晶格振動譜的對稱性和晶格振動的模式密度；無序系統(tǒng)中的原子振動 第一節(jié) 一維晶格振動的動力學(xué)基礎(chǔ)本節(jié)要求了解一維晶格振動的動力學(xué)基礎(chǔ)（ 考核

5、概率 10%）。第二節(jié) 晶格振動的量子化和聲子本節(jié)要求了解晶格振動的量子化和聲子 （ 考核概率 10%）。第三節(jié) 長波近似與黃昆方程本節(jié)要求了解長波近似與黃昆方程 （ 考核概率 10%）。第四節(jié) 晶格振動譜的對稱性和晶格振動的模式密度本節(jié)要求了解晶格振動譜的對稱性和晶格振動的模式密度 （ 考核概率 10%）。第五節(jié) 無序系統(tǒng)中的原子振動本節(jié)要求了解無序系統(tǒng)中的原子振動 （ 考核概率 10%）。第三章 電磁輻射與晶體相互作用的電磁理論 （4 學(xué)時）本章重點(diǎn)： 電磁輻射與晶體相互作用的電磁理論 （ 考核概率 15%）。第四章 電磁輻射與晶體相互作用的量子理論 （4 學(xué)時）本章重點(diǎn)： 電磁輻射與晶體

6、相互作用的量子理論 （ 考核概率 15%）。第五章 與對稱性有關(guān)的基本晶格振動模的選擇定則 （ 2 學(xué)時）本章重點(diǎn)： 與對稱性有關(guān)的基本晶格振動模的選擇定則 （ 考核概率 15%）。第六章 晶格振動的布里淵散射 （ 6 學(xué)時）第一節(jié) 布里淵散射的宏觀電磁理論解釋由布里淵散射實(shí)驗(yàn)可測出散射峰的頻移， 線寬及強(qiáng)度。 由頻移可直接算出聲速， 這是和 用超聲技術(shù)測量聲速互補(bǔ)的方法， 其特點(diǎn)是可測高頻聲學(xué)聲子和高衰減的情況， 試樣比超聲 測量用的小得多。由聲速可以算出彈性常數(shù)，由聲速的變化可以得到關(guān)于聲速的各向異性， 弛豫過程和相變的信息。由線寬 （需用高分辨裝置）可以研究聲衰減過程，這與非簡諧性 和結(jié)

7、構(gòu)弛豫等有關(guān)。根據(jù)強(qiáng)度的測量可以研究聲子和電子態(tài)的耦合等（ 考核概率 30%）。第二節(jié) 金屬材料中的布里淵散射本章重點(diǎn)： 磁性材料膜中的布里潘光散射； 單層磁性膜的布里淵光散射； 雙層磁性膜的 布里潘散 （ 考核概率 30%）。第七章 晶格振動的拉曼光譜 （ 6 學(xué)時）第一節(jié)非極性晶格振動模的拉曼散射本章重點(diǎn)：非極性晶格振動模的拉曼散射（考核概率30%）。第二節(jié)極性晶格振動模的拉曼散射本章重點(diǎn)：極性晶格振動模的拉曼散射（考核概率30%）。第八章晶格振動的紅外反射光譜（6學(xué)時）本章重點(diǎn)：晶格振動的紅外反射光譜 （考核概率30%）課程考核形式：平時考核20分（其中作業(yè)、出勤各 10分），期末考試8

8、0分。課程考核知識點(diǎn)分布：1按學(xué)時分配劃分學(xué)時：總學(xué)時=考核概率2按層次要求劃分“了解”（考核概率15%）, “理解”（考核概率25%）, “掌握”（考核概率60%）、教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配一覽表教學(xué)內(nèi)容理論學(xué)時實(shí)踐學(xué)時建議的教學(xué)組織形式、方法、手段第一章晶格動力學(xué)基礎(chǔ)20講授、黑板第二章晶格振動的對稱性20講授、黑板第三章電磁輻射與晶體相互作用的電磁理論40講授、黑板第四章電磁輻射與晶體相互作用的量子理論40講授、黑板第五章與對稱性有關(guān)的基本晶格振動模的選擇定則20講授、黑板第六章晶格振動的布里淵散射60講授、黑板第七章晶格振動的拉曼光譜60講授、黑板、第八章晶格振動的紅外反射光譜60講授、黑板合計(jì)32三、大綱附錄1、建議教材：晶格振動光譜學(xué)（第二版），高等教育出版社，張光寅等主編。2、參考書目：大學(xué)物理學(xué)（修訂版），上海交通大學(xué)出版社， 2006，高景主編。固體物理學(xué)，高等教育出版社，黃昆主編。固體光譜學(xué)，