國立嘉義大學101學年度第2學期教學大綱

課程代碼10123420108上課學制大學部
課程名稱固態物理導論(II) Introduction to Solid State Physics (II)授課教師 (師資來源)洪一弘(電子物理學系)
學分(時數)3.0 (3.0)上課班級電物系4年甲班
先修科目必選修別選修
上課地點電物一館 A15-307 授課語言國語
證照關係晤談時間星期2第6節~第8節, 地點:A18B-106 星期3第3節~第4節, 地點:A18B-106
課程大網網址https://web085004.adm.ncyu.edu.tw/Syllabus/Syllabus_Rpt.aspx?CrsCode=10123420108
備 註

◎系所教育目標:
本系課程除涵蓋一般物理學系應有之重要基礎課程外,並同時兼顧物理理論與應用,高年級課程編排,除表列光電、固態電子等物理專論外,將與校外產業資源結合,以實務技能之學習為目標,期能於在校期間即設計與科技產業接觸機會,拓展科技視野,為就業預作預備,或為升學奠定學術基礎。
◎核心能力關聯性
(Space)(Space)
◎本學科學習目標:
固態物理導論(II)主要為解釋晶體的電子結構及光學特性所需的基本模型與理論,以有助學生在日後從事實驗研究時有能力來分析及解釋所得之實驗數據。
◎教學進度:
週次主題教學內容教學方法
01
02/20
IntroductionExplain the Syllabus講授。
02
02/27
Ch.5 Thermal Properties of Crystals5.1 Introduction
5.2 Density of states in one dimension
5.2.1 Confined boundary condition
5.2.2 Periodic boundary condition
講授。
03
03/06
Ch.5 Thermal Properties of Crystals5.3 Vibrations of Crystals with Monatomic Basis
5.3.1 Longitudinal polarization
5.3.2 Transverse polarization
5.4 Density of states in three dimensions
5.5 Anharmonic crystal interactions
講授。
04
03/13
Ch.5 Thermal Properties of Crystals5.5.1 Thermal expansion
5.6 Thermal conductivity
5.6.1 Thermal resistivity of phonon gas
5.6.2 Umklapp processes
5.7 Size effect
講授。
05
03/20
Ch. 6 Free Electron Fermi GasTest of Ch.5
6.1 Introduction
6.2 Energy levels in one dimension
6.3 Effect of temperature on the Fermi-Dirac distribution
6.4 Free electron gas in three dimensions
6.4.1 Allowed k-states
講授。
06
03/27
Ch. 6 Free Electron Fermi Gas6.4.2 States in 3D k-space
6.4.3 Density of state D(ε)
6.5 Heat capacity of the electron gas
6.6 Experimental heat capacity of metals
6.6.1 Thermal effective mass
6.6.2 Heavy fermion
講授。
07
04/03
Ch. 6 Free Electron Fermi Gas6.7 Electrical conductivity and Ohm’law
6.8 Experimental electrical resistivity of metals
6.9 Umklapp scattering
6.10 Equations of motion
講授。
08
04/10
Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission SpectroscopyTest of Ch.6
7.1 Introduction
7.2 The formation of energy band
7.2.1 Energy diagram of Crystals
講授。
09
04/17
Mid-Term ExaminationExamination of Ch. 5~7.2期中考。
10
04/24
Solutions of Mid-Term ExaminationSolutions of Mid-Term Examination講授、討論。
11
05/01
Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy7.3 Nearly free electron model
7.3.1 Bragg reflection
7.3.2 Origin of the energy gap
7.4 Bloch Electrons
講授。
12
05/08
Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy7.5 Effective mass
7.6 Number of Orbitals in a Band
7.7 Angle-revolved photoemission spectroscopy
講授。
13
05/15
Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and ExcitonsTest of Ch.7
7.8 Band structure mapping
8.1 Dielectric function of the electron gas
8.1.1 Plasma optics
講授。
14
05/22
Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons8.1.2 Dispersion relation for electromagnetic wave
8.1.3 Transverse optical modes in a plasma
8.1.4 Longitudinal plasma oscillations
講授。
15
05/29
Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons8.2 Plasmons
8.3 Electrostatic screening
8.3.1 Screened coulomb potential
8.3.2 Mott metal-insulator transition
講授。
16
06/05
Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons8.4 Polaritons
8.5 Electron-electron interaction-Fermi liquid
講授。
17
06/12
Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons8.6 Polarons: electron-phonon interaction
8.6.1 Large polarons
8.6.2 Small polarons
8.7 Excitons
8.7.1 Frenkel excitons
8.7.2 Wannier excitons
8.8 Peierls instability of linear lattices
講授。
18
06/19
Final ExaminationExamination of Ch. 7.3~14期末考。
◎課程要求:
建議預修課程:量子物理、力學、電磁學
◎成績考核
課堂參與討論10%
小考20%
期中考35%
期末考35%

補充說明:上課教材為自編的POWER POINT講義
◎參考書目與學習資源
1. Charles Kittel, “Introduction to Solid State Physics”, WILEY (歐亞圖書)
2. Sybil P. Parker, “SOLID-STATE PHYSICS SOURCE BOOK”, McGRAW-HILL, 1988.
1.請尊重智慧財產權、使用正版教科書並禁止非法影印。
2.請重視性別平等教育之重要性,在各項學生集會場合、輔導及教學過程中,隨時向學生宣導正確的性別平 等觀念及尊重多元性別,並關心班上學生感情及生活事項,隨時予以適當的輔導,建立學生正確的性別平等意識。