固体物理精品教学（华南理工大学）（吴宏滨老师08）第二章-晶体中电子在电场和磁场中的运动7.pdfVIP

发光材料与器件国家重点实验室 State key Laboratory of Luminescent Materials and Devices 本科教学 固体物理 吴宏滨 2014年11月6 日 电子邮件：hbwu@scut.edu.cn 高分子光电材料与器件研究所 发光材料与器件国家重点实验室 1 固体物理 发光材料与器件国家重点实验室 2.1 晶体中电子的运动特征 一. 波包与电子速度 二. 电子的准动量 三. 电子的加速度和有效质量 见黄昆书5.1节p237 2.2 在恒定电场作用下电子的运动 一.在k 空间中的运动图象 二.在实空间中的运动图象 见黄昆书5.2节p245 *本章讲义来源于中国科学技术大学王关中教授 2 固体物理 发光材料与器件国家重点实验室 能带理论——20世纪最重要理论之一 量子论是“活”的理论，在有效哈密顿量的前提下，对 不同的系统输入不同的相互作用以及对称性，它可以展现千变 万化的状态，如铁磁性，高温超导体，量子霍尔效应，自旋玻 璃，拓扑绝缘体等。 实际上，从1950年到2011年，仅有不到10年的诺贝尔物理学 奖和量子理论无关——量子理论主导了物理学的发展进步。其中，有 超过10年的获奖内容和能带论直接相关。从这个角度，没有其他任何 一个衍生理论能与之媲美（相对论属于基本理论）。此外，改变人类 人生活方式的电子计算机，以是半导体物理和器件为元件，而这些元 件的理论基础就是能带论。由此说能带论是20世纪最重要的理论之一 ，并不为过。 3 固体物理 发光材料与器件国家重点实验室 从氢原子玻尔模型到能带的概念 先考虑一个假设的原子X ，它仅有一个能级，能量为E， 每个X原子也只有一个电子，如图1第1步 4 固体物理 发光材料与器件国家重点实验室 我们进一步考虑两个单能级原子X1和X2 ，它们在空间上互相靠近，如下图2 对于氢原子，假设只有-13.6eV的基态能级存在，如果两个氢原子没有相互 作用，那么不论电子处于第一个原子的基态，还是处于第二个原子的基态， 那么它的能量总是-13.6eV，即图2里的情形① 实际的原子肯定是有相互作用的，比如带正电的原子核之间有库仑排斥力。因 此，第一个重要的结论就是：两个同种原子靠近彼此时，原有的能级会发生能 级分裂，产生新的能级。 5