【2017年整理】固体物理复习纲要.docVIP

固体物理考试重点 第一章 晶体几何 晶体： 组成固体的原子（或离子）在微观上的排列具有长程周期性结构。(长程有序性) 非晶体 ：1.非规则结构，分子或原子排列没有明确的周期性。 2短程有序性，没有固定的熔点。 （晶体）缺陷: 缺陷是指微量的不规则性。 晶体格子：晶体中原子(或离子)排列的具体形式。（简称晶格） 晶体缺陷：晶体的微量的不规则性的。 密排面：粒子球在一个平面内最紧密排列的方式。 配位数Z：一个粒子周围最近邻的粒子数称为配位数. 空间点阵：由等同点系所抽象出来的一系列在空间中周期排列的几何点的集合体 (布拉伐格子) 格点：空间点阵中周期排列的几何点 简单晶格：若格点上的基元只包含一个原子，那么晶格为简单晶格。 复式晶格：若格点上的基元包含两个或两个以上的原子（或离子），那么晶格为复式晶格。 原胞：一个晶格最小的周期单元。 晶胞：为了同时反映晶格的对称性，往往会取最小周期单元的一倍或几倍的晶格单位作为一个大的周期性单元。所得的结构就是晶胞。 体心立方： 堆积系数：晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比 晶向：晶列定义的方向 面间距：同族晶面中，相邻两晶面的距离 倒格子：假设原胞的基矢为 、 、，则原胞体积为。建立一个实的空间，其基矢为： 则这个组基矢构成的格子称为对应于以、、为基矢的正格子的倒易格子。 第二章 固体的结合 原子间作用力 晶体的结合能：自由原子（离子或分子）结合成晶体时所放出的能量W 结合力的性质和原子结构关系 离子键和离子晶体：（极性晶体） 结合单元:正、负离子 结构要求:正负离子相间排列，球对称满壳层结构。 结合力的本质：正、负离子的相互作用力 特性：离子晶体结合牢固，无自由电子。 共价键和共价晶体（同极晶体） 特点： 共价键：形成晶体的两原子相互接近时,各提供一个电子，它们具有相反的自旋。这样一对为两原子共有的自旋反配对的电子结构称为共价键。 本质：以量子力学中的交换现象而产生的交换能。 3，特征：饱和性和方向性 饱和性：一个电子与另一个电子配对后就不能再与第三个原子配对。同一个原子中的两个自旋相反的两个电子也不能与其他原子的电子配对形成共价键。 方向性：在电子云交叠最大的特定方向上形成共价键 4，性能： 具有很高的熔点和很高的硬度 弱导电性：价电子定域在共价键上，一般属于绝缘体或半导体。 金属键和金属晶体 特点：电子的“共有化 ” 价电子不再束缚在原子上，在整个晶体中运动，原子实(正离子)浸泡在自由电子的海洋中！ 结合力本质：原子实和电子云之间的库仑相互作用 分子键（范德瓦耳斯键）和分子晶体 分子晶体：产生于原来具有稳固电子结构的原子或分子之间，电子结构基本保持不变! 分子晶体作用结合力： 静电力——极性分子间 诱导力——极性分子间 色散力——范德瓦耳斯力（非极性分子间的瞬时偶极矩相互作用） 基本特点：普遍存在；结合单元是分子； 无方向性和饱和性—熔点低，沸点低；硬度小（石墨） 结合晶体组成的原子结构： 力的性质和原子结构的关系 决定 晶体结合的性质 温度，压力等 + 原子的负电性 标志原子束缚电子或得失电子能力的强弱 电离能：一个原子失去一个电子所需能量 亲和能：一个原子获得一个电子所放出的能量 第三章 晶格振动与晶体的热学性质 状态密度：单位频率间隔内的状态数目.用表示 一维无限长的单原子链，原子间距(晶格常量)为a，原子质量为m. 一维单原子链色散关系： 格波:晶体中所有原子共同参与的一种频率相同的振动，不同原子间有振动位相差，这种振动以波的形式在整个晶体中传播，称为格波。 声子： 声子是晶格振动的能量量子 一种格波即一种振动模式称为一种声子 当电子或光子与晶格振动相互作用时，总是 为单元交换能量。 声子具有能量 ，也具有准动量 ，但它不能脱离固体而单独存在，并不是一种真实的粒子, 只是一种准粒子。 一维双原子链： 考虑由P、Q两种原子等距相间排列的一维双原子链 两个色散关系即有两支格波：（?＋：光学波； ?－：声学波） 光学波物理图象： 原胞中两种不同原子的振动位相基本上相反，即原胞中的两种原子基本上作相对振动，而原胞的质心基本保持不动。 声学波物理图象： 原胞中的两种原子的振动位相基本相同，原胞基本上是作为一个整体振动，而原胞中两种原子基本上无相对振动。 Einstein模型 假设：晶体中各原子的振动相互独立，且所有原子都以同一频率?0振动。即： 结论： 高温下：从量子理论角度说明了在较高温度杜隆-珀替定律是成立的，量子化效应可以忽略。 低温下：晶格振动被“冻结”