固体物理(2006-1-1)..ppt

引言 固体物理学特点 主要参考书 电子工程物理基础 唐洁影等 量子力学 周世勋 固体物理学（上册），方俊鑫，陆栋，上海科学技术出版社 固体物理学 黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社 这就是沿x方向传播的能量为E、动量为p的自由粒子物质波的表达式。 Ψ称为德布罗意波函数，简称波函数。 为波函数的振幅。 这个波函数既包含有反映波动性的波动方程的形式，又包含有体现粒子性的物理量E和P，因此它描述了微观粒子具有波粒二象性的特征。 三维？ 非自由粒子？ 粒子性：电子不能被分割，每个电子每次只能形成一个斑点。经过很长时间，显出衍射图形。 （2）波函数的统计意义 波动性：一束电子束照射，形成衍射图形。“明亮”的条纹表示波在该处相互加强，暗纹则表示该处的波相互抵消。 微观粒子 00000000000100 00000000000050 00000000000100 00000000010000 00000000050000 00000000600000 00000000800000 对于一个电子虽然不能知道它一定在照片上哪一点出现，但由波函数的强度分布，可知道它在照片上各点出现的几率。---玻恩解释。 玻恩关于波函数的统计解释： 波函数的统计意义是波函数在空间某一点的强度[ ]和在该点找到粒子的几率成正比。 波函数统计意义的数学表示形式： 在r点处的小体积元内 找到粒子的几率与波函数强度成正比，则 则，几率密度： 归一化常数C 推论： 对应的相对概率分布相同，描述相同的状态。 Ψ（r，t）称为归一化波函数 归一化条件 （3）波函数应满足的标准化条件 波函数是有限的. 波函数是单值的. 波函数以及它对坐标的一阶微商是连续的. 例 一维运动的粒子，描写其状态的波函数为 E和a是确定的常数，A是任意常数，求（1）归一化波函数；（2）几率分布密度；（3）粒子在何处出现的几率最大？ 如果 和 是体系的可能状态，那么它们的线性叠加 也是体系的一个可能状态。 （4）态迭加原理 推广到N个态迭加的情况， 1.2 微观粒子的运动方程 --------薛定谔方程 薛定谔ERWIN SCHRODINGER (1887-1961) 1.薛定谔方程的一般表示式 当粒子或系统受到外界不随时间变化的作用,即势函数U(r)不依赖时间变化-------定态. 2.定态薛定谔方程 ----定态薛定谔方程 最后得: =E 1.一维无限深势阱 2.一维线性谐振子 3.氢原子 4.势垒贯穿 熟悉微观粒子波函数的求解,分析所得结果的物理意义,初步了解微观粒子运动的主要规律. 1.3 定态问题的几个实例 1.一维无限深势阱 在Ⅱ区，U（X）=0，则定态薛定谔方程为 利用波函数连续条件： （n=1，2，3，…） 再利用归一化条件： 最后得： * * 固体物理基础 东南大学电子科学与工程系 唐 洁 影 固体宏观性质——微观理论 固体：确定形状，确定体积的物质形态 性质：力学、电学、热学、磁学、光学等 固体物理学研究对象： 固体结构： 规则结构的固体——晶体 不规则结构的固体——非晶体 岩盐、水晶、半导体硅 、锗 玻璃、橡胶、塑料 复杂：面对具体的物理现象（比如同样原子组成的结构不同的材料） 微观：从原子、电子层次（每立方1029数量级的原子、电子！） 研究固体物理学的重要性： 固体物理学是固体材料和固体器件的基础学科，是固体新材料和新器件的生长点。 固体物理领域——子学科： 金属物理、半导体物理、晶体物理、磁学、电介质物理、固体发光、超导体物理、固态电子学、固态光电子学 第一章 微观粒子的状态 第二章 晶体中的电子状态 第三章 晶体中的原子热振动 本课程主要内容 量子力学 固体物理 1.经典物理与近代物理 经典物理:牛顿力学、麦克斯韦电磁波理论、分析力学 近代物理: 相对论、量子力学 量子理论的建立 2 经典物理学的成就 牛顿力学－支配天体和力学对象的运动； 杨氏衍射实验――确定了光的波动性； Maxwell方程组的建立――把光和电磁现象建立在牢固的基础上； 统计力学的建立。 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 光和电磁辐射 3.经典物理的困难 而一旦深入到分子、原子领域，一些实验事实和经典理