学科前沿融入固体物理教学的思考与实践

本文将固体物理的教学内容与凝聚态物理的研究前沿紧密联系,以金属化合物材料二硼化镁为教学案例,使用较为直观的语言,深入浅出地介绍了固体物理中晶格结构、能带理论、态密度和声子色散关系等基础知识.将学科前沿进展转化为教学案例,融入到固体物理教学中,不但能丰富教学内容,让课堂生动有趣,还能帮助学生理解抽象的物理概念,建立清晰的物理图像,达到良好的教学效果.     

二维材料的前沿进展在固体物理教学中的渗透

固体物理是一门紧贴科学前沿发展的课程.本文探讨了将二维材料研究前沿融入固体物理教学,使得教学内容富有时代气息,并有利于激发学生的学习热情和科研兴趣.     

固体物理教学的若干思考Ⅱ:磁学前沿案例

固体物理学是物理学本科教育的一门核心课程,其内容紧密联系凝聚态物理研究前沿.在教学中引入适当的前沿进展,可以拓展学生的学术视野,激发深入学习和参与研究的动力.本文结合固体物理中的铁磁性章节,选择铁磁金属中磁畴壁导致的电阻作为一个典型案例,引导学生整合能带论、微扰论和输运现象等基础知识,分析磁畴壁中的自旋相关输运问题,从而将自旋电子学的前沿研究融入固体物理教学中,为打造具有高阶性、创新性和挑战度的固体物理课程提供参考.     

实训课程有效融入固体物理的教学研究

固体物理作为物理学、光电、材料科学专业的重要基础课程,具有理论性强、多学科交叉、物理概念抽象、学习难度大的特点.以晶体结构的内容为例,利用VESTA和Materials Studio软件构建可视化的晶体结构模型,直观地展示固体物理的抽象概念和微观结构性质.将计算模拟软件的功能融入到教学实训课程能够提高学生的参与度和主观能动性,加深对于物理概念的理解,极大地提升教学效果.     

电子信息技术在固体物理教学中的应用

为解决固体物理教学中存在的晶体结构不易讲解、理论推导复杂易导致物理图像不清晰的问题,本文对以多媒体技术和网络技术为核心的电子信息技术辅助固体物理教学进行了研究,总结了多媒体技术在晶体三维结构、布里渊区、晶格振动和电子能带理论教学中的具体应用及效果,又列举了网络资源在固体物理课教学中的应用及效果.实践表明,多媒体技术的恰当应用,能使学生更深入地理解相关的固体物理知识,建立清晰的物理图像,达到良好的教学效果;而网络技术的有效应用,可以扩展学生的视野,提高学生自主学习的能力.     

电子关联效应在固体物理教学中的意义探讨

固体的电子理论是以独立电子和单电子近似为基础,单电子在周期势场中的运动发展成能带理论.能带理论重要的成就之一是成功地预言了晶体的导电性,而对一些过渡金属氧化物特性的解释出现了问题. Mott首先在物理上指出,其根本原因是基于单电子近似得到的能带理论忽略了电子之间的关联作用.本文通过介绍单电子近似的基本思路和所获得的成就及其不足,进而讨论电子关联在目前凝聚态物理如超导、魔角石墨烯等前沿问题中的重要意义.在教学中,电子关联效应是固体物理基础知识和前沿问题相互连接的纽带,具有承上启下的作用.因此,在教学中应重视电子关联现象的讲解及在前沿物理领域中作用.     

材料学专业固体物理教学中的抽象与形象思维转化

从上海交大材料学院开设固体物理课程的教学现状出发,结合材料学专业学生学习固体物理的特点和难点,通过总结教学团队多年讲授该课程的经验,提出了将固体物理中抽象概念形象化的一些教学思路及具体案例,以期对相近专业的固体物理课程教学有一定的借鉴作用.     

阎守胜编著的《固体物理基础》评介

20 0 0年底北京大学出版社出版了该校物理系阎守胜教授的新著《固体物理基础》 ,引起了学术界的关注 .全书共 12章 ,由两大部分组成 :第一部分属于理想晶体情形 ,其中采用了新的体系分八章逐步深入地讲述传统固体物理学的基础知识 ;在第二部分中 ,作者将近 30年来本学科的新进展概括为无序、尺寸、维度和关联等 4章 ,并作了物理图像清晰和重点突出的半定量描述 .该书不仅使读者更容易掌握固体物理的基础知识 ,还有助于读者进一步了解固体物理学发展的前沿 .这是一本体现了“教材必须现代化”教改要求的好书 ,并具有如下特点 .1　全书结构严…     

非晶态磁性理论综述

研究非晶态磁性理论是近几年才真正开始的.随着对非晶态磁性材料的研究日益深入,应用前景越来越明显,提出了从理论上阐明非晶态材料中磁相互作用和磁性现象特点的要求.更广泛地从整个固体物理的发展上看,从过去对晶体的研究,到对非晶态材料的各种物理性质,如半导性、超导性、磁性等的研究,是固体物理发展的重要方面.过去的固体理论中,晶体的点阵结构可以说是一个很重要的基础.然而现在的实验和理论都表明,对于许多物理性质,这种结构都不是决定性的条件,例如非晶态材料中同样可以形成能带结构,出现超导性、铁磁性或反铁磁性.因此,研究非晶态…     

能带论教学拓展：紧束缚模型的离散形式及应用

紧束缚模型的离散形式具有形式简洁且抓住物理本质等特点,成为科学研究工作中的重要表达形式.本文主要介绍紧束缚模型离散形式的推导过程,并以固体物理课程中两个常见模型为例进行了相应结果展示.本文的讨论一方面可以为固体物理课堂教学提供进一步研讨的素材,另一方面还可帮助学生顺利从课本学习过渡到前沿研究.     

创新型设计性近代物理实验教学实践探索

为充分发挥近代物理实验培养学生创新实践能力作用，在传统偏向验证性实验基础上融入创新设计元素，将科研和教学实验有机融合，既能切实培养学生自主创新思维能力及实践能力，又能保留传统实验教学效果，既面向本科教学，更面向未来学生职业发展。以磁控溅射制备金属元素掺杂碲化铋基热电材料为例阐述创新型设计性实验模式，将真空镀膜、热电性能与X射线衍射实验三大重要近代物理实验项目结合起来，重点培养学生自主学习、自主设计、自主创新能力，以适应未来社会和国家发展需要。     

热电材料研究中的基础物理问题

热电转换技术主要包括利用半导体材料的泽贝克（Seebeck）效应将热能直接转化成电能和利用佩尔捷（Peltier）效应直接将电能转化成热能.文章简单回顾了热电转换材料中的物理效应及相关研究进展,重点介绍了常规热电材料（即窄带半导体）中的一些基本物理问题,其中包括一个好的热电材料应该具有的特性,以及提高半导体材料的电导率和泽贝克系数,降低热导率的物理机制和方法.文章还介绍了近年来电子晶体-声子玻璃类材料以及低维热电材料等热点问题的研究进展.最后还简单讨论了非常规热电材料的研究现状与趋势.     

凝聚态物理课程思政教学实践

凝聚态物理是固体物理课程的拓展,理论性、实践性和应用性强.在分析课程特点的基础上,深挖身边科学家及企业家有关的思政元素,将其融入到课程目标设计、教学大纲制定、思政教案课件制作、课堂教学及课程考核的各个环节.通过将知识传授、能力培养和价值塑造合为一体,实现了“润人无声”的教学实践.     

热电效应的应用及热电优值提高策略

热电转换是直接将热能与电能进行相互转换的技术, 深空探测器供电、 研究和开发清洁能源、 集成电 路的微型化及可穿戴设备等都对热电材料提出了迫切需求. 为了提高热电性能, 很多创新技术路线被开发出来, 特 别是低维材料的功率因子和热导率容易实现独立调控, 热电性能较三维材料有较大提高, 通过综合运用薄膜厚度、 层内拉伸、 层外压缩及声子晶体设计等调控手段, 能实现功率因子的提高和总热导率的降低, 有望将硒化锡在 3 0 0K~7 7 3K温度区间热电优值提高到2. 5以上, 相信在不久的将来能满足商业应用的要求     

以光纤白光干涉为例的波动光学教学设计

文章以工程教育专业认证为背景,在大学物理的光学教学中引入了基于工程实践的光纤白光干涉内容,进而设计一堂大学物理光学部分的拓展课。该教学设计运用知识迁移规律使学生将大学物理中的基础知识应用到新的前沿知识领域,从大学物理的基础知识——迈克耳孙干涉仪推广到基于光纤的迈克耳孙干涉仪,实现了基础知识向实际工程应用的迁移,培养了学生采用科学方法解决复杂工程问题的能力。     

有限晶体中的电子态

传统的固体物理中的电子态的理论实质上是无限晶体中的电子态的理论。但是任何真实晶体的尺寸都是有限的。文章简单介绍了作者最近提出的有限晶体中的电子态的理论的一些背景材料和主要的新结果。其中一些结果和固体物理界的传统看法很不一样。     

材料科学与工程专业固体物理课程教学研究

固体物理是物理、材料、电子等相关专业的一门重要的基础课程,国内绝大多数高校的材料科学与工程专业以必修或者选修的方式开设固体物理课程.本文根据材料科学与工程专业的专业特点、学生特点及课程设置等,分别从课程教学存在的问题和课程教学改革两个方面进行课程教学改革研究.     

相邻原子层间束缚很弱的电介质晶体低温热容量问题探讨

Kittle著“固体物理引论”,在美国和很多其它国家,广泛地采用作为大学物理系本科固体物理教材,我国已有其第五版的中译本,也普遍地采用为固体物理教学参考书.在新版本中,一维二维问题增加,一定程度上反映了目前固体物理研究从体内到表面,从三维到少维,从有序到无序的发展趋势[1].书中有一道习题,是关于一维点阵和展形点阵的热容量问题,它的内容是[2] (a)证明对于低温T《一维单原子点阵的德拜近似热容量正比于T/,其中是一维有效德拜温度,定义为=m/KB=/KBa,此处KB是玻尔兹曼常数,a是原子之间的间距.(b)考虑一个由原子层构成的电介质晶体,…     

聚合物分散液晶光电器件实验设计与制备

本文以"聚合物分散液晶光电器件设计与制备"实验为例阐述了将经典光学实验与前沿内容结合在教学中的运用。通过本文的实验设计可使学生了解聚合物分散液晶材料,掌握基于激光曝光技术制备包括智能窗、全息光栅、叉形光栅的方法和过程,重点引入涡旋光这一前沿光学研究课题,掌握利用叉形光栅产生涡旋光的原理与过程,并学习利用光学基础中的马赫曾德尔干涉仪检测涡旋光拓扑核的方法。通过实验,使学生意识到科学前沿并非空中楼阁,而是与基础理论密切相关。进而激发学生学习探索的热情,加强其基础知识储备,培养其创新型思维,为将来进一步的科研及工作打好基础。     

固体物理教学改革的探索与实践

针对固体物理课程理论性强、学科发展迅速的特点,结合作者多年来讲授固体物理的心得和体会,对固体物理教学内容、教学方法和教学难点等方面进行一些教学改革的探索和实践.在对应用物理学专业学生的十几年教学实践中,取得了良好的教学效果,为提高固体物理课程的教学质量提供了新的思路和方法.