理论物理.docx
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理论物理
凝聚态物理
（070205）
●培养方案
（一）培养目标和要求
1、努力学习马列主义、毛泽东思想和邓小平理论，坚持党的基本路线，热爱祖国，遵纪守法，品德良好，学风严谨，具有较强的事业心和献身精神，积极为社会主义现代化建设服务。
2、掌握坚实宽广的理论基础和系统深入的专门知识，能将物理理论与实际问题关联起来的、具有理论与实践相结合能力的研究与应用性专业人才。
3、积极参加体育锻炼，身体健康。
4、硕士应达到的要求：
（1）掌握本学科的基础理论和相关学科的基础知识，有较强的自学能力，及时跟踪学科发展动态。
（2）具有项目组织综合能力和团队工作精神，具有一定的公关能力及和谐的人际关系。
（3）具有强烈的责任心和敬业精神。
（4）广泛获取各类相关知识，对科技发展具有敏感性。
（5）有扎实的英语基础知识，能流利阅读专业文献，有较好的听说写译综合技能。
5、本专业的主要学习内容有：
高等量子力学，群论，统计物理和多体理论，量子场论，固体物理，光电子物理，计算机应用，专业英语等课程，另外还要参加教学实习，全国性学术交流会议，撰写毕业论文等实践环节。
硕士生毕业可以继续深造攻读博士学位，或在相关企事业任职。
（二）研究方向
1、光电子物理，主要导师：
石旺舟教授，杜国平教授，黄磊教授,谢东珠副教授，秦晓梅副教授
2、计算凝聚态理论，主要导师：
叶翔副教授
3、极化材料与器件，主要导师：
刘爱云副教授,林方婷副教授
（三）学制
三年（特殊情况下可以适当延长或缩短）
（四）课程设置与学分要求
1、必修课程：
（1）学位公共课程：
（每门课程2学分）
科学社会主义理论与实践TheoryandPracticeofScientificSocialism
自然辩证法DialecticsofNature
第一外国语FirstForeignLanguage
（2）学位基础课：
（每门课程3学分，选四门）
高等量子力学AdvancedQuantumMechanics
群论GroupTheory
统计物理与多体理论StatisticalPhysicsandMultibodyTheory
高等固体物理SolidStatePhysics
量子场论QuantumFieldTheory
（3）学位专业课：
（除专业外语2学分外，其他每门课程3学分）
专业外语SpecializedForeignLanguage
微电子器件物理MicroelectronicDevicePhysics
光电子学Optoelectronics
半导体物理SemiconductorPhysics
专业计算机编程ComputerProgramming
【注】专业外语为必选课程。
每个学生根据不同研究方向还需选择其他两门或两门以上的课程。
2、选修课程：
薄膜物理ThinFilmPhysics
微电子制造技术MicroelectronicsManufacturingTechnology
材料物理性能与分析PhysicalPropertiesofMaterials
铁电物理学FerroelectricityPhysics
信息光学InformationOptics
固体电子材料与器件solid-stateelectronicmaterialsanddevices
【注】每个学生根据不同研究方向需选择两门或两门以上的课程。
（3）讨论班与论文选读（是否开课由导师决定）
【注】学生可根据导师安排选修其他相关学科的课程，并按专业选修课计算学分。
（五）培养方式与考核方式
学位基础课和学位专业课以教师讲授为主，少数内容可以在教师指导下由学生轮流报告。
专业选修课采用教师讲授与学生报告相结合的方法，以学生报告为主，逐步减少教师的讲授内容。
从二年级开始，根据各研究方向，学生在导师指导下查阅和报告有关文献，开展专题讨论，在此基础上形成毕业论文题目，并围绕该题目进行研究，最后完成毕业论文，进一步提高学生科研能力和创新意识。
课程考核分考试与考查两种方式，可采用笔试/口试、闭卷/开卷、撰写论文、完成项目等形式进行。
必修课程原则上都要进行笔试。
研究生课程的成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定。
考试成绩采用百分制记录，也可以分优（90分-100分）、良（80分-89分）、中（70分-79分）、及格（60分-69分）、不及格五等；考查成绩以合格、不合格记。
撰写论文，以优、良、中、及格、不及格五级计算成绩。
（六）学位论文撰写与答辩
1、研究生在撰写论文之前，必须经过认真的调查研究，阅读大量的文献资料，了解本人主攻方向的历史和现状，在此基础上酝酿学位论文选题。
2、第四学期末，在导师指导下确定选题，写出开题报告，并经教研室有关专家论证。
开题报告需包含：
论题；论文的基本构思或大纲；论题的学术意义和现实意义；已阅读过的和准备阅读的资料；疑点和难点等。
3、论文的选题和内容应具有一定理论价值和应用价值，有一定的创意和前沿性。
4、论文送审与答辩
（1）论文送审，硕士学位论文至少校内外各1位具有副教授及以上职称专家评阅：
如果参加盲检，论文还需各聘请1名校内与校外专家评阅；否则，只需请1名校内专家评阅（由学位点安排）。
第六学期中期（3月中旬-4月初）经导师同意由研究生登陆指定网站查看自己是否参加盲审。
（2）盲审结束后无异议则进入答辩阶段（每年的5月下旬进行）。
（3）答辩委员会由3-5名与选题有关的教授（或研究员）、副教授（或副研究员）组成。
答辩委员会推举一名答辩主席，答辩人的导师和副导师不能担任答辩主席。
答辩后由答辩委员会投票表决，答辩主席在答辩决议书上签字。
5、学位授予
论文在获三分之二（或以上）答辩委员通过后，答辩委员会可建议授予答辩人所申请的学位。
（七）教学大纲
☆高等量子力学
（一）教学目的和要求
本课程为理论物理专业硕士研究生的学位课程。
量子力学是现代高科技不可或缺的，还在不断发展的一门基础学科。
本课程是在本科已学过的量子力学基础上的加深课程。
通过此课程的教学，使研究生在本科阶段具备的初步量子力学知识和技能的基础上，加宽加深对量子力学基本思想、基本内容和基本应用的认识和能力。
学会从微观角度来认识物质结构及相关规律，并用它做武器来解决一些未知问题。
（二）基本教学内容
第一章量子力学与经典力学的关系
§1.1对应原理
§1.2Possion括号
§1.3WKB近似
§1.4中心力场中粒子的准经典近似
§1.5Schroedinger方程与Jacobi-Hamilton方程的关系，力学与光学的相似性
第二章路径积分
§2.1传播子
§2.2路径积分的基本思想
§2.3路径积分的计算方法
§2.4Feyman路径积分理论与Schroedinger波动方程等价
§2.5路径积分理论的规范不变性，Aharonov-Bohm效应
第三章二次量子化
§3.1粒子数表象，粒子产生与湮灭算式
§3.2Bose子单体和二体算符的表示式
§3.3Fermi子单体和二体算符的表示式
§3.4坐标表象
第四章散射的形式理论
§3.1相互作用表象中态随时间的演化
§3.2微扰论展开
§3.3散射矩阵
§3.4S矩阵的微扰论展开
§3.5散射截面
§3.6分波法
第五章角动量理论
§3.1转动算符的矩阵表示
§3.2陀螺的转动
§3.3不可约张量Winger-Eckart定理
第六章相对论量子力学
§3.1Klein-Gordon方程
§3.2Dirac方程
§3.3自由电子的平面波解
§3.4电磁场中电子的Dirac方程与非相对论极限
§3.5氢原子光谱的精细结构
第七章量子体系的对称性
§3.1守恒量与对称量
§3.2量子态的分类与对称性
§3.3能级简并度与对称性的关系
§3.4对称性在简并微扰中的应用
第八章时间反演
§3.1时间反演态与时间反演算符
§3.2时间反演不变性
§3.3力学量的分类与矩阵元的计算
（三）主要参考资料
《量子力学》（卷Ⅱ）第二版，曾谨言，科学出版社，1997年。
《量子力学习题精选与剖析》，钱伯初、曾谨言，科学出版社，1995年。
《高等量子力学》，喀兴林，高等教育出版社，1999年。
《量子力学》（第二卷），（法）A.梅西亚，科学出版社，1986年。
《量子力学原理》，P.A.M.狄拉克，科学出版社，1979年。
《量子力学》，苏如铿，复旦大学出版社，1997年。
（四）总时数：
72学时
（五）考核方式：
考试
☆群论
（一）教学目的和要求
本课程为理论物理专业硕士研究生的学位课程。
本课程在阐明拓扑、张量、流形等近似代数方法的基础上，着重讲解群论与群表示论以及它们在量子力学、粒子物理、固体物理以及原子和原子核物理等学科中的应用，目的在于使研究生把它作为一种新的数学工具，为解决研究课题中的相关问题服务。
要求研究生掌握群论的基本知识与应用技能，在课题研究需要之时能够用群论这种数学工具来解决问题。
（二）基本教学内容
第一章集合论
§1.1集合概念
§1.2集合运算
§1.3集合影射
§1.4集合关系
第二章群论基础
§2.1群的定义
§2.2子群和陪集
§2.3共轭群
§2.4不变子群与商群
§2.5同态与同构
§2.6直积群
第三章代数系和数系
§3.1数系
§3.2向量空间
§3.3体上的代数
第四章向量空间的理论
§4.1商空间
§4.2对偶空间
§4.3内积空间
§4.4不变子空间
§4.5张量空间
第五章群表示论
§5.1可约和不可约
§5.2商表示
§5.3重要定理
§5.4群论和量子力学
第六章拓扑和流形
§6.1定义
§6.2连续映射
§6.3连通性
§6.4流形
§6.5流形上的张量场
第七章SO
（2），SO（3），SU
（2）群及其应用
§7.1张量
§7.2旋量
§7.3A型李代数
§7.4C-G系数
§7.5W-E定理
§7.6选择定则
第八章晶体群及其应用
§8.1欧几里德群
§8.2点群
§8.3格群
§8.4布喇菲格子
§8.5空间群
第九章对称群及其应用
§9.1对称群的共轭结构
§9.2不可约表示
§9.3分歧律
§9.4Young氏图形
第十章Lorents群及其表示
§10.1定义
§10.2覆盖群SL（2，c）
§10.3旋量
§10.4旋量方程
第十一章李群和李代数
§11.1定义
§11.2李群的李代数
§11.3伴随表示
§11.4典型群及其表示论
第十二章应用实例
§12.1各向同性谐振子
§12.2氢原子
§12.3费米子与壳层结构
§12.4八重态与夸克模型
（三）主要参考资料
《对称群及其应用》，W.Miller著，栾德怀、冯承天等译，科学出版社，1981年。
《典型群及其在物理上的应用》，B.G.Wybourne，科学出版社，1982年。
《从理论物理到数学结论》，L.E.H.Trainor等著，冯承天等译，科学出版社，1987年。
《物理学中的几何方法》，余杨政，冯承天，高等教育出版社，1998年。
（四）总时数：
72学时
（五）考核方式：
考试
☆量子统计与多体理论
（一）教学目的和要求
本课程为理论物理专业硕士研究生的学位课程。
本课程的目的是使学生对量子统计物理学的理论方法和研究对象有一个系统的理解，并对这一领域当前的发展有一定的了解，为日后进一步学习有关专题课程和从事相关的科学研究工作打下良好的基础。
（二）基本教学内容
第一章量子统计系综的基本原理
§1.1经典统计系综理论的回顾
§1.2量子统计系综理论
§1.3量子刘维方程
§1.4密度算符的薛定锷绘景和海森伯绘景
第二章量子统计热力学
§2.1平衡态量子统计系综
§2.2密度矩阵的计算
§2.3密度矩阵的布洛赫方程及其微扰展开
§2.4热力学等式
§2.5量子系统中的涨落
§2.6热力学极限
§2.7量子统计系综的热力学等价性
§2.8热力学第三定律的统计解释
§2.9量子统计的经典极限
第三章近独立子系所组成的系统
§3.1量子统计描写
§3.2密度矩阵和配分函数
§3.3用巨正则系综讨论理想气体
§3.4理想玻色气体的性质
§3.5理想费米气体的性质
第四章非理想气体理论——集团展开法
§4.1买厄的经典非理想气体理论
§4.2量子非理想气体的第二维里系数
§4.3量子集团展开
第五章量子流体
§5.1元激发
§5.2液4He的性质
§5.3朗道超流理论
§5.4简并近理想玻色气体（排斥势），波戈留波夫变换
§5.5朗道的正常费米液体理论
§5.6简并近理想费米气体（排斥势）
§5.7超流费米液体
第六章相变理论-Ⅰ
§6.1Ising模型
§6.2Bragg-Williams近似
§6.3Bethe近似
§6.4Ising模型的其他应用
§6.5Ising模型的严格解
§6.6杨—李相变理论
第七章相变理论-Ⅱ
§7.1临界点附近的涨落、关联长度
§7.2序参数，临界指数
§7.3临界现象的标度理论
§7.4坐标空间重整化群
§7.5高斯模型及其严格解
§7.6动量空间重整化群
第八章趋向平衡的过程
§8.1刘维定理和彭加勒周期
§8.2H定理
§8.3Ehrenfest模型
（三）主要参考资料
《量子统计物理学》，北大物理系编写组，北京大学出版社，1987年。
《统计物理现代教程》上册，[美]雷克著，北京大学出版社，1983年。
《统计物理现代教程》下册，[美]雷克著，北京大学出版社，1983年。
《统计力学》，李政道编，北京师范大学出版社，1984年。
（四）总时数：
72学时
（五）考核方式：
考试
☆固体物理（SolidStatePhysics）
（一）教学目的和要求
本课程是理解固体内部原子的凝聚情况，以及内部原子，电子的运动规律的课程，是物理学的基本学科，是凝聚态物理领域的入门学科。
通过学习，使学生建立固体物理的基本概念，从而为进入固体物理领域奠定基础。
（1）了解固体物理学发展的基本情况，以及固体物理学对于近代物理和近代科技的发展起的作用，培养学生的科学素质和科学精神。
（2）了解固体物理所研究的基本内容和固体物理研究前沿领域的概况，培养学生的现代意识和科学远见。
（3）掌握固体物理学的基本概念和基本规律。
培养掌握科学知识的方法。
（4）掌握应用固体物理学理论分析和处理问题的手段和方法，培养科学研究的方法。
（二）基本教学内容
第一章晶体结构
§1.1一些晶格的实例
§1.2晶格的周期性
§1.3晶向、晶面和它们的标志
§1.4倒格子
§1.5晶体的宏观对称性
§1.6点群
§1.7晶格的对称性
§1.8晶体表面的几何结构
§1.9非晶态材料的结构和准晶态
第二章固体的结合
§2.1离子性结合
§2.2共价结合
§2.3金属性结合
§2.4范德耳尔斯结合
§2.5元素和化合物晶体结合的规律性
第三章晶格振动与晶体的热学性质
§3.1简谐近似和简正坐标
§3.2一维单原子链
§3.3一维双原子链声学波和光学波
§3.4三维晶格的振动
§3.5离子晶体的长光学波
§3.6确定晶格振动谱的实验方法
§3.7局部振动
§3.8晶格热容的量子理论
§3.9晶格振动模式密度
§3.10晶格的状态方程和热膨胀
§3.11晶格的热传导
§3.12非晶固体中的原子振动
第四章能带理论
§4.1布洛赫定理
§4.2一维周期场中电子运动的近自由电子近似
§4.3三维周期场中电子运动的近自由电子近似
§4.4赝势
§4.5紧束缚近似—原子轨道线性组合法
§4.6晶体能带的对称性
§4.7能态密度和费米面
§4.8表面电子态
§4.9无序系统中的电子态
第五章晶体中的缺陷和扩散
§5.1多晶体和晶粒间界
§5.2位错
§5.3空位、间隙原子的运动和统计平衡
§5.4.扩散和原子布朗运动
§5.5离子晶体中的点缺陷和离子性导电
第六章金属的电导理论
§6.1费米统计和电子热容量
§6.2功函数和接触电势
§6.3分布函数和波尔兹曼方程
§6.4.弛豫时间近似和电导率公式
§6.5各向同性杂质的弹性散射，电子与晶格的相互作用
§6.6纯金属和非晶态金属的电阻率与温度的关系
§6.7金属—绝缘体转变
第七章半导体电子论
§7.1半导体的基本能带结构
§7.2半导体中的杂质
§7.3载流子浓度和载流子输运现象
§7.4半导体中电子的费米统计分布
§7.5电导和霍尔效应
§7.6PN结、MOS系统
§7.7异质结
§7.8非晶态半导体
第八章固体的磁性和光吸收
§8.1抗磁性方程、单核体系抗磁性的量子理论
§8.2顺磁性的统计理论和量子理论
§8.3传导电子的顺磁磁化率
§8.4固体光学常数间的基本关系
§8.5固体中的光吸收过程
§8.6晶格弛豫及其对电子跃迁的影响
（三）主要参考资料
《固体物理学》，顾秉林，王喜坤，清华大学出版社，1989年。
《固体物理学导论》，C.基泰尔，化学工业出版社，2005年。
《固体物理学》，韩汝琦，高等教育出版社，1988年。
（四）总时数：
72学时
（五）考核方式：
考试
☆量子场论
（一）教学目的和要求
量子场论一直是理论物理专业硕士研究生的学位课程，而且近年来逐渐成为物理学个专业都需要了解的基础知识。
本课程的目的是使学生对量子场论的理论方法和研究对象有一个系统的理解，并对这一领域研究的新发展有一定的了解，为日后进一步学习有关专题课程和从事相关的科学研究工作打下良好的基础。
（二）基本教学内容
第一章Klein-Gordon场
§1.1Klein-Gordon方程
§1.2经典场论基础
§1.3标量场的规范量子化
§1.4时空中的Klein-Gordon场
第二章Dirac场
§2.1Dirac方程
§2.2Dirac方程的自由粒子解
§2.3Dirac矩阵和Dirac旋量场
§2.4Dirac场的量子化
§2.5Dirac理论的对称性（CPT）
第三章电磁场
§3.1Maxwell方程
§3.2局域规范对称性
§3.3库仑规范下电磁场的量子化
§3.4协变规范下电磁场的量子化
第四章微扰理论
§4.1微扰理论
§4.2S矩阵
§4.3Wick定理
§4.4Feynman图
§4.5量子电动力学的Feynman定则
§4.6动量空间的Feynman定则
第五章量子电动力学的基本过程
§5.1散射截面
§5.2极化态的求和
§5.3康普顿散射
§5.4外场的散射
第六章辐射修正
§6.1辐射修正
§6.2规范化
§6.3重整化
第七章泛函方法
§7.1量子力学的路径积分
§7.2标量场的泛函量子化
§7.3电磁场的泛函量子化
§7.4自旋场的泛函量子化
（三）主要参考资料
《量子场论》，徐建军，复旦大学出版社，2004年。
《量子场论导论》，MichaelE.Peskin等，世界图书出版公司，2006年。
《粒子和场》，D.卢里，科学出版社，1981年。
（四）总时数：
72学时
（五）考核方式：
考试
☆微电子器件物理（MicroelectronicDevicePhysics）
（一）教学目的和要求
通过对本课程学习，使学生对微电子器件原理有一个较为完整和系统的概念，主要学习二极管、双极型晶体管BJT和场效应晶体管MOSFET的基本特性和决定这些特性的物理基础，从而为晶体管、集成电路和传感器的设计、制造打下坚实的理论基础。
（二）基本教学内容
Preface
Chapter1SemiconductorDeviceFundamentals
§1.1EnergyBandTheory
§1.2StatisticsofFreCarriersinSemiconductors
§1.3GenerationandRecombinationProcesses
§1.4BoltzmanTransportEquation
§1.5DriftandDiffusionMechanisms
§1.6CarrierScatteringMechanisms
§1.7BasicSemiconductorDeviceEquations
§1.8MonteCarloSimulation
Chapter2PhysicsandModelsRelatedtop/nJunctions
§2.1Descriptionofp/nJunction
§2.2AmbipolarTransportEquation
§2.3LinvillLumpedCircuitModel
§2.4SahTransmission-LineCircuitModel
Chapter3BipolarJunctionTransistors
§3.1Steady-stateCharacteristicsunderForward-activeOperation
§3.2Current-voltagecharacteristicsincludingsaturationandcurrent-inducedbasepushout
§3.3Effectofquasi-neutralbasewidthmodulation
§3.4Effectofnonuniformdopingconcentration
§3.5AvalanchemultiplicationinBJTs
§3.6ChargestorageinBJTs
Chapter4Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectDevices
§4.1Metal-oxide-semiconductordiodes
§4.2Metal-oxide-semicond
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