3.5确定晶格振动谱的实验方法

(1)布里渊散射：光子与长声学波声子的相互作用；（详见下页）
光波的频率与晶体折射率、波矢的关系为：
长声学波声子的频率与波矢的关系为：

q 2k sin
v Aq (&)
c k n
()
则由*式得 k k ' 可近似视为弹性散射。

2 确定q后，由&式确定色散关系 k
k
θ
q
k
光子散射
(2)拉曼散射：光子与长光学波声子的相互作用； 布里渊散射和拉曼散射只能测定较小波矢范围的色散关系 2.X-射线散射（可测量更大波矢的振动谱）
X光光子能量---104eV 能量变化很少，不易测量。 （中子散射可以避免）
声子能量---102eV
Ω Ω k k q K h
对于 K h 0 ，称为倒逆散射过程或U过程。
Ω Ω k和代表入射光的波矢和能量， k k q K h k 和 Ω代表出射光的波矢和能量。
可见光范围，波矢为105cm-1的量级，故相互作用的声子的 波矢也在105cm-1的量级，只是布里渊区中心附近很小一部分区 域内的声子，即长波声子。
2M n
P' 2 P2 ( q ) 2M n 2M n
“+”表示吸收一个声子 “-”表示发射一个声子
P' P q K h
P2 固定入射中子流的动量 p， ； E 2M n P 2 测出不同散射方向上的动量 p ， E
3.4.2 中子的非弹性散射
1.原理
中子与晶体 的相互作用
中子吸收或发射声子
非弹性散射
中子与晶体中声 子的相互作用
散射过程满足能量守恒和准动量守恒。
入射中子流： 动量为
p
P2 能量为 E 2M n
为中子质量
从晶体中出射的中子流： P2 动量为 p 能量为 E 由能量守恒和准动量守恒得：
光子与晶体 的相互作用 光子吸收或发射声子 非弹性散射 光子与晶体中声 子的相互作用
散射过程满足能量守恒和准动量守恒。
“+”表示吸收一个声子 Ω Ω k k q K h “-”表示发射一个声子
对于 K h 0，称为正常散射过程。
2.仪器
2M n
(q )
单色器
中子源 2
布拉格反射产生单色 的动量为P的中子
准直器
反应堆中产生的 慢中子流
准 直 器

样品
分析器

探测器
布拉格反射产生单色 的动量为P’ 的中子
中子来自百度文库仪结构示意图
第3.4节 晶格振动谱的实验测定方法
晶格振动的频率与波矢 q 之间的关系 (q )称为格波的色 散关系，也称为晶格振动谱。 实验方法主要有光的散射、X射线散射和中子的非弹性散射。
本节主要内容:
3.4.1 光的散射和X射线散射 3.4.2 中子的非弹性散射
3.4.1 光的散射和X-射线散射
1.光的散射