固体物理复习

第一章
1.固体按其结构的有序程度可分为晶体和非晶体。晶体:长程有序(分为单晶体和多晶体(微晶))。非晶体:不具有长程序的特点。具有短程序。准晶体:有长程有序性,没有平移对称性。
2. 基元:构成晶体的基本单元。它可以包含一个或几个原子、离子或分子。格点:空间抽象出来的代表基元的点。它可以是基元重心的位置,也可以是基元中任意的点。布拉维格子(布喇菲格子):格点形成的晶格;晶格(点阵)+基元=晶体结构;晶格是晶体结构周期性的数学抽象,它忽略了晶体结构的具体内容,保留了晶体结构的周期性。
3.晶格平移矢量:                    ,基矢:                     
4.原胞(固体物理学原胞):由基矢为棱边,组成的平行六面体形成的晶格结构的最小重复单元。特点:a. 基矢和原胞选取选取具有多样性。b. 只在平行六面体的顶角上,面上和内部均无格点,平均每个固体物理学原胞包含1个格点。C.原胞反映了晶体晶格的周期性。体积:梁宸 飞机
5.维格纳-塞茨原胞(简写为WS原胞,也称为对称原胞: 构造:以一个格点为原点,作原点与其它格点连接的中垂面(或中垂线),由这些中垂面(或中垂线)所围成的最小体积(或面积)即为W--S原胞。特点:它是晶体体积的最小重复单元,每个原胞只包含1个格点。既反映了晶体的周期性,又反映了晶体的一切对称性 。
6.晶胞(结晶学原胞):能直观反映晶体对称性的晶格的重复单元。基矢选取原则:使三个基矢 
的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向。模a, b, c为各轴上的周期,称为晶格常数。特点:(a)具有明显的对称性和周期性。(b)晶胞不仅在平行六面体顶角上有格点,面上及内部亦可有格点。其体积是固体物理学原胞体积的整数倍。体积:                 
立方晶系晶胞的体积:        。(a)简立方SC:晶胞和原胞都包含包含1个格点。固体物理学原胞的体积
诚实的商人        (b)体心立方(bcc):平均每个晶胞包含
2个格点。固体物理学原胞的体积:(c)面心立方
(fcc):每个面心立方晶胞包含4个有效格点。固
体物理学原胞的体积:
7.复式晶格:如果晶体基元中由多个原子(离子)构成,同种等价原子(离子)各构成和格点相同的晶格,称为子晶格(简单晶格,布拉维晶格),它们相对位移套构形成复式晶格。
8.立方晶系的复式格子:考一个。氯化钠结构,课本第8页(1.氯化钠结构(岩盐):基元钠离子和氯离子;氯钠结构由两个面心立方子晶格沿轴方向错开半个晶格常数相互套构而成.2.氯化铯结                    构:基元由一个Cl-和一个Cs+组成。氯化铯结构是由两个简立方子晶格沿体对角线位移1/2的长度套构而成。 Cl-和Cs+分别组成简立方格子。3.金刚石结构:由同种原子构成的复式格子。金刚石结构每个固体物理学原胞包含1个格点,基元由两个碳原子组成,位于(000)和            处。金刚石结构是由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/4的长度套构而成。4. 闪锌矿结构(ZnS):基元:Zn,S。ZnS结构是由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/4的长度套构而成。5. 钙钛矿结构:基元: Ba、Ti和O1、O2、O3五种原子组成。晶格由Ba、Ti和O1、O2、O3各自组成的简立方格子套构而成。6. 六方密积结构(hcp):基元:两个分属于A,B两层的原子。两个六方格子套构而成。
9.晶体基本操作:转动、中心反演、平面反映、平移操作。
10.证明晶体中只存在-12346,5种对称轴。课本第14页
11.根据晶体只可能存在的32种不同的点对称类型,将晶体分为7大晶系,14种布拉维晶胞。
12:配位数:一个粒子周围最近邻的粒子数目。最大配位数:密堆积所对应的配位数。密堆积:如果晶体由完全相同的一种粒子构成,而粒子被看成是等大的刚性圆球,则这些全同圆球最紧密的堆积。
13: 防裂霜(1)六方密堆积:第一层:每个球与6个球相切,有6个空隙,如编号1,2,3,4,5,6。第二层:占据1,3,5空位中心。第三层:在第一层球的正上方形成ABABAB······排列方式。六方密堆积是复式格子,其布拉维格子是简单六方格子。(2)立方密堆积:第一层:每个球与6个球相切,有6个空隙,如编号为1,2,3,4,5,6。第二层:占据1,3,5空位中心。第三层:占据2,4,6空位中心,按ABCABCABC······方式排列,形成面心立方结构,称为立方密堆积。
14.证明简立方的晶面间距P26
15.晶面:所有格点可以看作分列在一系列相互平行的直线上,这些直线称为晶列。同一格子可以形成方向不同的晶列。晶列的取向称为晶向。
16. 倒格子基矢定义为:                        ,其中正格子基矢:        ,正格点的位矢:
                    ;倒格子基矢:      ,倒格点的位矢:
17.倒格子原胞的体积:              ,          (其中r和d分别为倒、正格子原胞体积);正格子原胞的体积:
18.证明倒格矢                    与正格子中晶面族(h1h2h3)正交:
19.布里渊区定义:在倒格子中,以某一倒格子点为原点。从倒格子点阵的原点出发,作所有倒矢量的垂直平分面,倒格子空间被这些面分成许多包围原点的多面体区域,这些区域就称为布里渊区。第一布里渊区:最靠近原点的平面围成的区域。第二布里渊区:第一布里渊区与次远垂直平分面围成的区域。界面方程:
在倒格子空间中,满足布里渊区界面方程  的端点的集合构成布里渊区界面。特点:布里渊区的形状都是对原点对称的;每个布里渊区的体积相同,等于倒格子原胞的体积;布拉维格子相同,布里渊区形状就相同。
20.              --- 劳厄方程,它是衍射极大条件在倒格子空间的表述。
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21.布拉格公式                    与劳厄方程是完全等价的。
22. 原子散射因子:描述原子对X射线的散射能力。  几何结构因子:
                                为电子云密度  描述原胞中原子分布和原子种类对散射影响。      消光现象 
第二章
1.晶体的结合能就是将自由原子(离子或分子)结合成晶体时所释放的能量。          ,E表示绝对零度下晶体的总能量,Ea是组成该晶体的N个原子在自由状态时的总能量,Eb即为晶体的结合能。
2.晶体可大致分为5种基本类型:离子晶体(离子键),共价晶体(共价键),金属晶体(金属键),分子晶体(范德瓦尔斯键)和氢键晶体(氢键)给一种晶体分析是什么晶体。
3. 原子的负电性是用来表示原子得失电子能力的物理量。负电性=0.18(电离能+亲和能)
负电性的变化趋势:(1)同一周期元素自左向右负电性增大;(2)周期表由上到下,负电性逐渐弱;(3)周期表越往下,一个周期内负电性的差别也越小。(4)过渡元素的负电性彼此比较接近。
4.给定负电性判断是什么晶体:(1)IA 、IIA及过渡元素负电性低,对电子束缚较弱,价电子易于摆脱原子束缚成为共有化电子,因此在形成晶体时便采取金属结合。(2) ⅣA负电性不太强也不太弱,结合力性质比较复杂,往往与晶体的外界条件有关。金刚石、硅、锗是典型的共价晶体,而石墨是由共价键、金属键、范德瓦尔斯键混合类型结合。(3) ⅣA 、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素先遵从8-N定则以共价键形成片、链、分子等次级结构,然后分子之间通过范德瓦尔斯力结合形成晶体。(4) ⅧA族元素具有稳定的满壳层结构,依靠范德瓦尔斯力结合,形成典型的分子晶体。
第三章
1.晶格振动是一种热运动。
2.处理微小运动一般都采用简谐近似,              最近邻近似
3. 玻恩—卡门周期性边界条件:设想在有限晶体之外还有无穷多个完全相同的晶体,相互平行的堆积充满整个空间,在各个相同的晶体块内相应原子的运动情况应当相同。
4.格波:                  1)每个原子都围绕自己的平衡位置作简谐振动,振动频率和振动振幅相同。2)每个原子的振动相位各不相同。3)它所描述的简谐振动是以行波的形式在晶体中传播,是晶体中原子的一种集体振动形式,这种波称为格波,也称为简谐格波。格波波长:      格波波矢:       
相邻原子的位相差:    不同原子间位相差:(m-n)aq
5. 氯酸钠w q的关系称为散关系                      或
          称为截止频率
6.求一维单原子链双原子链的散关系
7.光学波、声学波:三维晶体中振动模式数目为3PN,对有N个原胞的三维晶体,每个原胞有P个原子,每个原子有3个自由度所有晶体的总自由度数目也是3PN,因此:晶格振动的波矢数目等于晶体的原胞数目N独立振动模式数等于晶体的总自由度数3PN,这些独立的格波又可分成3P支,每支有N个格波或N个独立振动模式,其中3个是声学波,另外3P-3支是光学波。3支声学波中有一支是纵波,其余两支是横波。
8.声子:
9.(1)
(2)
(3)谐振子能量的增加和减少可用声子的产生和消灭来表示。抚顺育才中学
(4)声子不仅具有能量,还具有“动量”(准动量)。
(5) 声子的等价性
(6) 声子是一种准粒子,服从玻-爱因斯坦统计分布。
(7) 声子反映了晶体中原子集体运动状态的激发单元,是一种“元激发”。

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