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固体物理实验方法 前 言 Preface本课程的研究对象 研究内容 研究内容 研究内容 研究内容 研究内容 国内外现状 课程的性质 * * 前 言Preface 本课程研究的对象 本课程研究的内容 国内外现状简单评述 本课程是什么性质的课 本课程的目的 本课程的希望 从宏观上和微观上研究固体的各种物理性质，阐明其规律性。 是理论与实验紧密结合的学科。 是物理学最主要的分支学科，是材料科学的基础之一。 研究对象种类繁多，主要有金属、无机半导体、无机绝缘体、非晶固体和有机固体等。 研究内容：丰富多彩 主要有：晶体和非晶体的结构 晶格动力学 电子态及运动 各种元激发、杂质与缺陷 各种物理性质（力、热、声、光、电、磁） 表面和界面性质 研究对象和内容的多样性决定了研究实验方法的多种多样。 几乎所有的物理实验手段都可用于固体物理实验研究，从小型的一般实验室用仪器（光学显微镜）到大型的实验装置（如：中子反应堆和同步辐射）。 我们主要将重点放在一些常用的实验方法上。 1 表面形貌分析： 主要实验方法分类 希望：尽可能高的分辨率 方法：光学显微镜、电子显微镜 场离子显微镜、扫描探针显微镜 内容：晶粒尺寸、表面形态、缺陷、各种畴结构 2 结构分析 内容：研究原子和分子的排列，这是决定材料各种物理性质的基本因素。 方法：基本方法是X射线、中子与电子衍射，从衍射图样中分析材料的结构。 希望：高准确性 3 成分分析 内容：材料的化学成分和杂质成分 方法：X射线荧光分析、质谱分析、微探针 俄歇电子能谱仪、光电子谱仪等 希望：分析的含量低 研究内容 4 宏观物理性质测量 内容：表征力、热、声、光、电、磁等性 质的基本物理量及其交叉 压电、热电、 光电、电光、磁阻、Hall效应等 方法：丰富 光学方法：椭偏仪测光学常数 希望：精度高 研究内容 5 能谱方法 内容：原子和电子的状态和运动以及各种原激发 方法：光子或粒子与固体相互作用，观察频率响应 光谱、核磁共振谱、穆斯堡尔谱等 希望：准确 研究内容 6 极端条件下的方法 内容：极低温 10-4-10-5K 、超高压 1Mbar 和 强磁场 103T 等 方法：超导研究 希望：特殊方法，某些研究之必需 金刚石研究 研究内容 7 样品制备 内容：适于分析的样品 薄膜样品制备 方法：不同的方法不同的样品制备 希望：满足实验需要 非常重要的实验环节，有时决定实验的成败。 透射电子显微镜 方法：多样性，一机多用 性能：逐步提高，精度改进 主要是由于原理发展和技术进步，科学和技术的关系 本课程中表现为理论与实验间的关系 固体物理学的发展中各种实验方法和实验起着关键性的作用。 粗略的统计表明，从事实验研究为主的人数和工作量约占固体物理领域的三分之二以上。 对实验工作者的要求： 要有相当的理论素质，有坚实的物理基础和分析能力．没有理论指导的实验相当于暗中摸索，没有实验基础 的理论是空中楼阁． 须有良好的实验能力和素养，须经过严格的实验训练. 理论与实验的关系 适合凝聚态物理、光学和材料物理与化学等专业学生 主要进行概念和方法的阐述。 研究各种实验方法，包括基本原理、实验装置、实验方法和应用。 *