固體物理復(fù)習(xí)題.doc

.簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題：1.氯化鈉與金剛石是復(fù)式格子還是簡(jiǎn)單格子，各自的基元中包含多少原子？分別是什么原子？ 復(fù)式格子，氯化鈉基元包含一個(gè)鈉原子和一個(gè)氯原子；金剛石基元包含2個(gè)碳原子。2.在固體物理中為什么要引入“倒空間”的概念？ 波的最主要指標(biāo)是波矢K，波矢K的方向就是波傳播方向，波矢的模值與波長(zhǎng)成反比，波矢的量綱是m-1。討論晶體與波的相互作用是固體物理的基本問(wèn)題之一。一般情況下晶體的周期性、對(duì)稱(chēng)性等均在正空間描述，及在m的量綱中描述。為了便于討論晶體與波的相互作用，必須把二者放到同一空間，同一坐標(biāo)系下。我們的選擇是把晶體變換到量綱是m-1空間即倒空間來(lái)，也就是說(shuō)在倒空間找到正空間的“映射”。3.在晶體的物相分析中，為什么使用X光衍射而不使用紅外光？52頁(yè) 在晶體衍射中，為什么不能用可見(jiàn)光？ 解答 晶體中原子間距的數(shù)量級(jí)為10-10米，要使原子晶格成為光波的衍射光柵，光波的波長(zhǎng)應(yīng)小于10米但可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為米是晶體中原子間距的100倍因此, 在晶體衍射中，不能用可見(jiàn)光。.4.碳化硅是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料，當(dāng)產(chǎn)生晶格振動(dòng)時(shí)，會(huì)形成多少支格波，其中聲學(xué)支和光學(xué)支格波各多少支？3聲學(xué)支 3*8-3=21光學(xué)支5.共價(jià)鍵的定義和特點(diǎn)是什么？共價(jià)鍵包括配位鍵，是化學(xué)鍵的一種，兩個(gè)或多個(gè)原子共同使用它們的外層電子，在理想情況下達(dá)到電子飽和的狀態(tài)，由此組成比較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)叫做共價(jià)鍵。其本質(zhì)是原子軌道重疊后，高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核之間的電性作用。再加p169閆飽和性在共價(jià)鍵的形成過(guò)程中，因?yàn)槊總€(gè)原子所能提供的未成對(duì)電子數(shù)是一定的，一個(gè)原子的一個(gè)未成對(duì)電子與其他原子的未成對(duì)電子配對(duì)后，就不能再與其它電子配對(duì)，即，每個(gè)原子能形成的共價(jià)鍵總數(shù)是一定的，這就是共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系是定比定律的內(nèi)在原因之一。方向性除s軌道是球形的以外，其它原子軌道都有其固定的延展方向，所以共價(jià)鍵在形成時(shí)，軌道重疊也有固定的方向，共價(jià)鍵也有它的方向性，共價(jià)鍵的方向決定著分子的構(gòu)形。11影響共價(jià)鍵的方向性的因素為軌道伸展方向6.鈦酸鍶是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料，當(dāng)產(chǎn)生晶格振動(dòng)時(shí)，會(huì)形成多少支格波，其中聲學(xué)支和光學(xué)支格波各多少支？15 3 3*5-3 127.何為雜化軌道？P171閆8.試說(shuō)明聲子概念的引入及其在固體物理中的重要性。P129閆 9.在晶體的物相分析中，產(chǎn)生衍射極大的必要條件是什么？布拉格條件勞厄條件等價(jià)53頁(yè)啊10.什么是固體比熱的愛(ài)因斯坦模型？并簡(jiǎn)述計(jì)算結(jié)果的意義。P122 黃晶格中的每一個(gè)原子都是三維量子諧振子；原子不互相作用；所有的原子都以相同的頻率振動(dòng)（與德拜模型不同11. 試畫(huà)出自由電子和近自由電子能態(tài)密度的DEn關(guān)系圖，并解釋二者產(chǎn)生區(qū)別的原因。P216 黃12.晶格振動(dòng)的Debye模型在高溫和低溫下都與實(shí)驗(yàn)定律符合嗎？為什么？13.“Bloch電子的波函數(shù)在正空間和倒空間均具有周期性”，這種說(shuō)法是否正確？并說(shuō)明理由。？14.試寫(xiě)出有效質(zhì)量的表達(dá)式，引入有效質(zhì)量的意義何在？P96 閆15.什么是聲子的準(zhǔn)動(dòng)量？什么是Bloch電子的準(zhǔn)動(dòng)量？為什么稱(chēng)它們是“準(zhǔn)”動(dòng)量，而不直接稱(chēng)為動(dòng)量？16.對(duì)近滿帶大量電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用空穴來(lái)等效，設(shè)某近滿帶只有態(tài)是空態(tài)，若在該空態(tài)補(bǔ)充一個(gè)假想電子，該近滿帶就成為滿帶。試問(wèn)：空穴的速度與該假想電子的速度是否相同，為什么？相同p99 閆17.費(fèi)米能級(jí)的物理意義是什么？在絕緣體中費(fèi)米能級(jí)處在導(dǎo)帶、禁帶、價(jià)帶的哪個(gè)中？費(fèi)米能級(jí)位于禁帶之中（即位于價(jià)帶之上，導(dǎo)帶之下），費(fèi)米能級(jí)是量子態(tài)是否被電子占據(jù)的分界線。能量高于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)基本是空的，能量低于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)基本上全部被電子所占據(jù)。 18.晶體有哪幾種結(jié)合類(lèi)型？五種 P49 黃簡(jiǎn)述金屬晶體和共價(jià)晶體的性能特點(diǎn)？P172 閆P184閆將晶體中相互作用的電子和原子核構(gòu)成的多粒子體系簡(jiǎn)化成周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的單電子模型作了哪些近似 為什么？19.有人認(rèn)為：光學(xué)支一般對(duì)熱導(dǎo)貢獻(xiàn)??？你的看法如何？ 20. 將晶體中相互作用的電子和原子核構(gòu)成的多粒子體系簡(jiǎn)化成周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的單電子模型作了哪些近似？P65閆各有何物理意義？各段里找 21. 已知半導(dǎo)體GaAs具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)，Ga、As兩原子的最近距離d=2.45埃，指出其布喇菲格子的類(lèi)型，面心立方格子并得出它的晶格常數(shù)a。P45 閆22簡(jiǎn)述金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)和物性，比較它們性質(zhì)的異同。 金剛石呈正四面體空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，碳原子之間形成共價(jià)鍵。當(dāng)切割或熔化時(shí)，需要克服碳原子之間的共價(jià)鍵，金剛石是自然界已經(jīng)知道的物質(zhì)中硬度最大的材料，它的熔點(diǎn)高。 石墨是片層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形，每個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與其它碳原子結(jié)合，同層中的離域電子可以在整層活動(dòng)，層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結(jié)合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，摩擦系數(shù)小。耐高溫 c的同素異形體。* 鉆石是人類(lèi)已知最硬的礦石；石墨卻是最軟的礦石之一。* 鉆石是終極的研磨劑；石墨卻是非常好的潤(rùn)滑劑。* 鉆石是一流的絕緣體；石墨卻是良導(dǎo)體。* 鉆石通常是透明的；石墨卻是不透光的。* 鉆石的結(jié)晶是立方晶系；石墨卻是六方晶系。 23.在固體物理和半導(dǎo)體物理中，有時(shí)用簡(jiǎn)單的兩條平行線來(lái)表示導(dǎo)帶和價(jià)帶（稱(chēng)為能帶簡(jiǎn)圖），在什么情況下可以這樣作？討論導(dǎo)電性時(shí)?？昭?滿帶 半滿 空帶 電子躍遷等二、計(jì)算題：1.已知金剛石的愛(ài)因斯坦溫度=1320K,晶格常數(shù)為0.357nm,計(jì)算單位體積金剛石的晶格振動(dòng)零點(diǎn)能。2A原子構(gòu)成體心立方結(jié)構(gòu)，立方體邊長(zhǎng)為a，如右上圖。在A原子構(gòu)成的體心立方結(jié)構(gòu)的面心上再加上B原子，如右下圖。試求：1） 給出它的物理學(xué)原胞的基矢、原胞內(nèi)原子位矢、倒格子基矢；P30;P50YAN2）對(duì)右下圖所示的結(jié)構(gòu)，設(shè)A和B原子的原子散射因子分別是和，試確定幾何結(jié)構(gòu)因子。3.考慮一維雙原子鏈，兩個(gè)原子的質(zhì)量分別是M1和M2，只計(jì)入最近鄰原子間的相互作用，力常數(shù)是C，討論當(dāng)M1 M2時(shí)的振動(dòng)情況。4.