“物理学”一级学科博士学位研究生课程教学大纲(2022版）1
1 “物理学”一级学科博士学位研究生 课程教学大纲 （2022 版）
目录一、物理学一级学科博士学位研究生专业课设置3二、课程教学大纲《物理学科前沿》教学大纲4《高等固体物理》教学大纲.7《自旋电子学》教学大纲11《凝聚态物理前沿》教学大纲.:13《量子多体理论》教学大纲，16《量子场论（II)》教学大纲，19.22《宽禁带半导体材料学》教学大纲.《天体物理与宇宙学》教学大纲25《高能物理前沿》教学大纲.28..30《半导体界面科学》教学大纲.: 34《粒子物理理论与唯象学》教学大纲《广义相对论》教学大纲37《非平衡统计物理》教学大纲..40《量子信息选讲》教学大纲，.43《学术研讨课》教学大纲45《学术论文写作》教学大纲，492
2 目 录 一、物理学一级学科博士学位研究生专业课设置 . 3 二、课程教学大纲 . 4 《物理学科前沿》教学大纲 . 4 《高等固体物理》教学大纲 . 7 《自旋电子学》教学大纲 . 11 《凝聚态物理前沿》教学大纲 . 13 《量子多体理论》教学大纲 . 16 《量子场论（II）》教学大纲 . 19 《宽禁带半导体材料学》教学大纲 . 22 《天体物理与宇宙学》教学大纲 . 25 《高能物理前沿》教学大纲 . 28 《半导体界面科学》教学大纲 . 30 《粒子物理理论与唯象学》教学大纲 . 34 《广义相对论》教学大纲 . 37 《非平衡统计物理》教学大纲 . 40 《量子信息选讲》教学大纲 . 43 《学术研讨课》教学大纲 . 45 《学术论文写作》教学大纲 . 49
一、物理学一级学科博士学位研究生专业课设置开课学时学分课程性质课程编号课程名称学期322.0秋学位课BS031001物理学科前沿3.0春学位课BS031002高等固体物理48秋自旋电子学322.0非学位课BS033002非学位课322.0秋BS033003凝聚态物理前沿3.0秋非学位课BS033004量子多体理论48量子场论（II)483.0秋非学位课BS033005宽禁带半导体材料学2.0秋非学位课BS03300632322.0春非学位课BS033007天体物理与宇宙学非学位课BS033008高能物理前沿322.0春秋半导体界面科学322.0非学位课BS033009BS033010粒子物理理论与唯象学322.0秋非学位课322.0春非学位课BS033011广义相对论322.0春非学位课BS033012非平衡统计物理2.0春BS033013量子信息选讲32非学位课学术研讨课（全英文授春非学位课BS033014161.0课）学术论文写作（全英文161.0春非学位课BS033015授课）3
3 一、物理学一级学科博士学位研究生专业课设置 课程编号 课程名称 学时 学分 开课 学期 课程性质 BS031001 物理学科前沿 32 2.0 秋 学位课 BS031002 高等固体物理 48 3.0 春 学位课 BS033002 自旋电子学 32 2.0 秋 非学位课 BS033003 凝聚态物理前沿 32 2.0 秋 非学位课 BS033004 量子多体理论 48 3.0 秋 非学位课 BS033005 量子场论（II） 48 3.0 秋 非学位课 BS033006 宽禁带半导体材料学 32 2.0 秋 非学位课 BS033007 天体物理与宇宙学 32 2.0 春 非学位课 BS033008 高能物理前沿 32 2.0 春 非学位课 BS033009 半导体界面科学 32 2.0 秋 非学位课 BS033010 粒子物理理论与唯象学 32 2.0 秋 非学位课 BS033011 广义相对论 32 2.0 春 非学位课 BS033012 非平衡统计物理 32 2.0 春 非学位课 BS033013 量子信息选讲 32 2.0 春 非学位课 BS033014 学术研讨课（全英文授 课） 16 1.0 春 非学位课 BS033015 学术论文写作（全英文 授课） 16 1.0 春 非学位课
二、课程教学大纲《物理学科前沿》教学大纲课程名称物理学科前沿课程代码BS031001课程英文名称Frontier of Physics32学分2秋开课单位物理学院学时开课学期口开卷考试平时成绩占比：508学位课口闭卷考试%课程类型考核方式期中成绩占比：口考查期末考试占比：50%教学目的与要求《物理学科前沿》为物理科学与技术学院“物理学”专业博士研究生的学位课程。本课程在硕士研究生相关课程的基础上，主要开阔学生的物理学视野，密切跟踪了解物理学科前沿研究方向，掌握物理科学前沿课题的研究目标、思路及方法。本课程的教学目的是使学生掌握和了解下列内容：（1）凝聚态物理前沿专题：（2）低维与团簇物理前沿专题：（3）激光技术及应用前沿专题：（4）光纤传感技术及应用前沿专题：（5）理论物理前沿专题：（6）粒子物理前沿专题。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段价值引领课程思政人工反铁磁结构中的自旋调控讲授式隧穿各向异性磁电阻知识传授讨论式反铁磁自旋电子反铁磁材料中局域自旋极化及自案例教学-n学专题旋轨道矩课堂翻转实践教学案例教学专题讨论能力培养实践教学价值引领课程思政低维材料的制备方法讲授式低维与团簇材料微结构及物理性讨论式知识传授低维与团簇物理能案例教学三6前沿专题课堂翻转低维与团簇材料的应用实践教学案例教学专题讨论能力培养实践教学讲授式激光技术及应用讨论式三课程思政价值引领6前沿专题案例教学4
4 二、课程教学大纲 《物理学科前沿》教学大纲 课程名称 物理学科前沿 课程代码 BS031001 课程英文名称 Frontier of Physics 学时 32 学分 2 开课学期 秋 开课单位 物理学院 课程类型 学位课 考核方式 □开卷考试 □闭卷考试 考查 平时成绩占比： 50 % 期中成绩占比： % 期末考试占比： 50 % 教学目的与要求 《物理学科前沿》为物理科学与技术学院“物理学”专业博士研究生的学位课程。本课程在硕 士研究生相关课程的基础上，主要开阔学生的物理学视野，密切跟踪了解物理学科前沿研究方向， 掌握物理科学前沿课题的研究目标、思路及方法。 本课程的教学目的是使学生掌握和了解下列内容：（1）凝聚态物理前沿专题；（2）低维与团 簇物理前沿专题；（3）激光技术及应用前沿专题；（4）光纤传感技术及应用前沿专题；（5）理论 物理前沿专题；(6)粒子物理前沿专题。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 一 反铁磁自旋电子 学专题 价值引领 课程思政 6 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学 知识传授 人工反铁磁结构中的自旋调控 隧穿各向异性磁电阻 反铁磁材料中局域自旋极化及自 旋轨道矩 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 二 低维与团簇物理 前沿专题 价值引领 课程思政 6 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学 知识传授 低维材料的制备方法 低维与团簇材料微结构及物理性 能 低维与团簇材料的应用 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 三 激光技术及应用 前沿专题 价值引领 课程思政 6 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学
激光约束核聚变原理及进展激光与材料的相互作用知识传授激光增材制造技术的工艺方法激光增材制造技术的现状和发展案例教学专题讨论能力培养实践教学价值引领课程思政讲授式光纤基本结构及基本特性讨论式光纤传感原理知识传授光纤传感技术及案例教学四2光纤传感器及应用发展应用前沿专题课堂翻转案例教学实践教学专题讨论能力培养实践教学价值引领课程思政黑洞相变与临界现象讲授式黑洞的稳定性专题讨论式早期宇宙与暴涨论知识传授理论物理前沿专案例教学五6宇宙加速膨胀、暗物质和暗能量题课堂翻转线性与非线性引力波实践教学案例教学专题讨论能力培养实践教学价值引领课程思政粒子物理的标准模型讲授式高能量前沿与宇宙线前沿讨论式QCD相图与相对论重离子碰撞知识传授粒子物理前沿专案例教学六6核子与原子核结构题课堂翻转粒子物理、核物理与国民经济实践教学案例教学专题讨论能力培养实践教学先修课程31固体物理激光原理42量子力学教材5
5 知识传授 激光约束核聚变原理及进展 激光与材料的相互作用 激光增材制造技术的工艺方法 激光增材制造技术的现状和发展 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 四 光纤传感技术及 应用前沿专题 价值引领 课程思政 2 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学 知识传授 光纤基本结构及基本特性 光纤传感原理 光纤传感器及应用发展 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 五 理论物理前沿专 题 价值引领 课程思政 6 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学 知识传授 黑洞相变与临界现象 黑洞的稳定性专题 早期宇宙与暴涨论 宇宙加速膨胀、暗物质和暗能量 线性与非线性引力波 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 六 粒子物理前沿专 题 价值引领 课程思政 6 讲授式 讨论式 案例教学 课堂翻转 实践教学 知识传授 粒子物理的标准模型 高能量前沿与宇宙线前沿 QCD 相图与相对论重离子碰撞 核子与原子核结构 粒子物理、核物理与国民经济 能力培养 案例教学 专题讨论 实践教学 先修课程 1 固体物理 3 激光原理 2 量子力学 4 教材
序出版是否自编主编出版社教材名称ISBN编号号时间教材12参考资料（推荐书目）序是否自编出版主编书目名称出版社ISBN编号号时间书目9787030418否韩秀峰自旋电子学导论科学出版社出版20151241大型高功率激光装置设计与研上海科学技术出97875478512朱健强否2020制版社128参考资料（推荐文献）序卷期作者页码文献名称期刊名称号号12参考资料（推荐网站）序专题名称网站网址号12大纲撰写人（签字）：颜世申、徐锡金、夏培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：伟、张宏升、宋玉坤、彭峰6
6 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 教材 1 2 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 书目 1 自旋电子学导论 韩秀峰 科学出版社出版 9787030418 241 2015 否 2 大型高功率激光装置设计与研 制 朱健强 上海科学技术出 版社 9787547851 128 2020 否 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期 号 页码 1 2 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 2 大纲撰写人（签字）：颜世申、徐锡金、夏 伟、张宏升、宋玉坤、彭峰 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：
《高等固体物理》教学大纲课程名称高等固体物理课程代码BS031002课程英文名称Advanced Solid StatePhysics物理科学与学时学分348开课学期春开课单位技术学院dp口开卷考试平时成绩占比：30课程类型专业学位课考核方式口闭卷考试30%期中成绩占比：口考查期末考试占比：40%教学目的与要求该门课程是为物理类博士生系统地介绍固体量子论的基本概念、方法和模型，为固体物理学研究的的学生进一步提供凝聚态领域研究所需的理论知识。本课程重点从微观角度出发，研究相互作用多粒子系统组成的凝聚态物质（固体和液体）的结构和动力学过程，及其与微观性质之间关系，介绍固体中的范式、晶态与非晶、介观尺寸、密度泛函理论推导、碳纳米管的性质等做了重点介绍，对关联体系和玻色-爱因斯坦凝聚等内容也做了详细介绍。此外为学生讲授反映固体物理学中有关基础性的理论新成就，拓宽学生的科研视野。本课程要求学生在掌握高等量子力学和固体理论的基础上，打破固有观念将固体理论深化到微观领域，利用最基本的模型及近似处理方法，处理特殊的固体理论问题并了解有关前沿研究概况，为学生进入前沿研究领域提供必要的物理基础。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段价值引领范式的定义和科学演化方式1.1固体物理范式的建立1.2光子晶体的定义和运用板书、多1.3量子化学的范式内容媒体结知识传授1.4凝聚态物理范式绪论-M合。教师1.5准晶和液晶主讲，学1.6相变及其分类生研讨。1.7Landau二级相变重点是固体物理范式的理解，难能力培养点是相变及其分类和Landau二级相变。7
7 《高等固体物理》教学大纲 课程名称 高等固体物理 课程代码 BS031002 课程英文名称 Advanced Solid State Physics 学时 48 学分 3 开课学期 春 开课单位 物 理 科 学 与 技术学院 课程类型 专业学位课 考核方式 □开卷考试 闭卷考试 □考查 平时成绩占比： 30 % 期中成绩占比： 30 % 期末考试占比： 40 % 教学目的与要求 该门课程是为物理类博士生系统地介绍固体量子论的基本概念、方法和模型，为固体物理学 研究的的学生进一步提供凝聚态领域研究所需的理论知识。本课程重点从微观角度出发，研究相 互作用多粒子系统组成的凝聚态物质（固体和液体）的结构和动力学过程，及其与微观性质之间 关系，介绍固体中的范式、晶态与非晶、介观尺寸、密度泛函理论推导、碳纳米管的性质等做了 重点介绍，对关联体系和玻色-爱因斯坦凝聚等内容也做了详细介绍。此外为学生讲授反映固体物 理学中有关基础性的理论新成就，拓宽学生的科研视野。 本课程要求学生在掌握高等量子力学和固体理论的基础上，打破固有观念将固体理论深化到 微观领域，利用最基本的模型及近似处理方法，处理特殊的固体理论问题并了解有关前沿研究概 况，为学生进入前沿研究领域提供必要的物理基础。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 绪论 价值引领 范式的定义和科学演化方式 4 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 1.1 固体物理范式的建立 1.2 光子晶体的定义和运用 1.3 量子化学的范式内容 1.4 凝聚态物理范式 1.5 准晶和液晶 1.6 相变及其分类 1.7Landau 二级相变 能力培养 重点是固体物理范式的理解，难 点是相变及其分类和 Landau 二 级相变
打破长程有序性，利用微扰揭示价值引领性质2.1无序模型2.2非晶态固体制备2.3非晶态固体结构的描述板书、多与检测媒体结知识传授102无序2.5迁移率合。教师2.6态密度主讲，学生研讨。2.7晶态与非晶态密度曲线的异同重点是无序模型的建立，难点是能力培养各物理量的计算。价值引领学会在介观尺度下研究问题3.1扩散系数和局域化长度板书、多3.2剩余电阻媒体结知识传授3.3AB效应36尺寸合。教师3.4介观体系电导主讲，学3.5纳米体系和原子团簇生研讨。重点是介观下物理量的求解，难能力培养点为物理量的计算方法。价值引领认识霍尔家族的发展与运用。4.1经典霍尔效应推导板书、多4.2整数量子霍尔效应媒体结知识传授4.3分数量子霍尔效应10维度合。教师44.4拓扑激发主讲，学4.5电荷面度与自旋密度波生研讨。重点是霍尔效应推导的建立与能力培养推导，难点拓扑激发和密度波理论。板书、多运用第一性的计算原理解决物45光联价值引领媒体结理问题8
8 2 无序 价值引领 打破长程有序性，利用微扰揭示 性质 10 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 2.1 无序模型 2.2 非晶态固体制备 2.3 非晶态固体结构的描述 与检测 2.5 迁移率 2.6 态密度 2.7 晶态与非晶态密度曲线 的异同 2.8 渗流相变 能力培养 重点是无序模型的建立，难点是 各物理量的计算。 3 尺寸 价值引领 学会在介观尺度下研究问题 6 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 3.1 扩散系数和局域化长度 3.2 剩余电阻 3.3 AB 效应 3.4 介观体系电导 3.5 纳米体系和原子团簇 能力培养 重点是介观下物理量的求解，难 点为物理量的计算方法。 4 维度 价值引领 认识霍尔家族的发展与运用。 10 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 4.1 经典霍尔效应推导 4.2 整数量子霍尔效应 4.3 分数量子霍尔效应 4.4 拓扑激发 4.5 电荷面度与自旋密度波 能力培养 重点是霍尔效应推导的建立与 推导，难点拓扑激发和密度波理 论。 5 光联 价值引领 运用第一性的计算原理解决物 理问题 4 板书、多 媒 体 结 合。教师
5.1凝胶模型5.2密度泛函理论推导知识传授5.3朗道费米液体理论5.4Hubbard模型重点是密度泛函理论推导建立能力培养与推导，难点是密度泛函理论思想与推导过程。价值引领走进纳米尺度，了解纳米性质板书、多6.1碳纳米管结构与分类媒体结6.2碳纳米管的性质66知识传授碳纳米管合。教师6.3石墨烯的结构与性质主讲，学6.4碳纳米管的应用生研讨。重点是碳纳米管的性质，难点是能力培养碳纳米管的应用等。理解玻色子有关性质和BEC理价值引领论及实验板书、多媒体结7.1认识BEC玻色-爱因斯坦7合。教师8知识传授7.2学习BEC实验凝聚主讲，学7.3挖掘BEC的潜在应用生研讨。认识玻色-爱因斯坦凝聚态，并能力培养学习研究指导思想先修课程31固体理论高等量子力学24热力学统计物理自旋电子学导论教材序是否自编出版主编教材名称出版社ISBN编号号时间教材高等教育出版9787040115否固体理论李正中20021社765黄昆、韩汝高等教育出版9787040010否固体物理学1998社琦251参考资料（推荐书目）序是否自编出版主编书目名称出版社ISBN编号号时间书目黄昆、韩汝高等教育出版9787040010否固体物理学1998琦社251唐景昌徐浙江大学出版9787310014否2固体理论讲义1997伦彪社8739
9 知识传授 5.1 凝胶模型 5.2 密度泛函理论推导 5.3 朗道费米液体理论 5.4 Hubbard 模型 能力培养 重点是密度泛函理论推导建立 与推导，难点是密度泛函理论思 想与推导过程。 6 碳纳米管 价值引领 走进纳米尺度，了解纳米性质 6 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 6.1 碳纳米管结构与分类 6.2 碳纳米管的性质 6.3 石墨烯的结构与性质 6.4 碳纳米管的应用 能力培养 重点是碳纳米管的性质，难点是 碳纳米管的应用等。 7 玻色-爱因斯坦 凝聚 价值引领 理解玻色子有关性质和 BEC 理 论及实验 8 板书、多 媒 体 结 合。教师 主讲，学 生研讨。 知识传授 7.1 认识 BEC 7.2 学习 BEC 实验 7.3 挖掘 BEC 的潜在应用 能力培养 认识玻色-爱因斯坦凝聚态，并 学习研究指导思想 先修课程 1 固体理论 3 高等量子力学 2 自旋电子学导论 4 热力学统计物理 教材 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 教材 1 固体理论 李正中 高等教育出版 社 9787040115 765 2002 否 固体物理学 黄昆、韩汝 琦 高等教育出版 社 9787040010 251 1998 否 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 书目 1 固体物理学 黄昆、韩汝 琦 高等教育出版 社 9787040010 251 1998 否 2 固体理论讲义 唐景昌 徐 伦彪 浙江大学出版 社 9787310014 873 1997 否
固体理论导论南开大学出版20019787308019否丁大同3社2869780121552Quantum Theory of theSolid否J. CallawayAcademic Press19914565State (second edition)N.W.9780030839Cengage否51976Solid State PhysicsAshcroff&931LearningN.D.World Scientific9789810232否19976Concepts in SolidsP.W. Anderson313PublishingCharles9780471624否71991WileyQuantum Theory Of SolidsKittel127参考资料（推荐文献）序卷期作者页码文献名称期刊名称号号孟敬尧、马天星、物理51,9602浅谈计算凝聚态物理林海清2金国钧物理学进展39,6187凝聚体中的拓扑量子态ReviewofP, A. Lee,357,2287DisorderedelectronicsystemsModernT.V. RamakrishnanPhysics参考资料(推荐网站)序专题名称网站网址号凝聚态物理学术报告1www.koushare.com中国知网2https://cnki.net大纲撰写人（签字）：张昌文培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：10
10 3 固体理论导论 丁大同 南开大学出版 社 9787308019 286 2001 否 4 Quantum Theory of the Solid State (second edition) J. Callaway Academic Press 9780121552 565 1991 否 5 Solid State Physics N.W. Ashcroft & N.D. Cengage Learning 9780030839 931 1976 否 6 Concepts in Solids P.W. Anderson World Scientific Publishing Company 9789810232 313 1997 否 7 Quantum Theory Of Solids Charles Kittel Wiley 9780471624 127 1991 否 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期 号 页码 1 浅谈计算凝聚态物理 孟敬尧、马天星、 林海清 物理 51，9 602 2 凝聚体中的拓扑量子态 金国钧 物理学进展 39，6 187 3 Disordered electronic systems P. A. Lee， T.V. Ramakrishnan Review of Modern Physics 57,2 287 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 凝聚态物理学术报告 www.koushare.com 2 中国知网 https://cnki.net 大纲撰写人（签字）：张昌文 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：