固体物理概念

固体物理基本概念

1、试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。

晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序。非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序。准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性。

另外，晶体又分为单晶体和多晶体：整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体；而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的

2、试述离子键、共价键、金属键、范德瓦尔斯和氢键的基本特征。

（1）离子键：无方向性，键能相当强；

（2）共价键：饱和性和方向性，其键能也非常强；

（3）金属键：无方向性和饱和性，其价电子不定域于2个原子实之间，而是在整个晶体中巡游，处于非定域状态，为所有原子“共有”；

（4）范德瓦斯键：依靠瞬时偶极距或者固有偶极距而形成，该键结合非常弱；

（5）氢键：既有方向性，也有饱和性，并且是一种较弱的键。

3、什么叫声子？对于一给定的晶体，它是否拥有一定种类和一定数目的声子？

声子就是晶格振动中的简谐振子的能量量子，它是一种玻色子，服从玻色－爱因斯坦统计，即具有能量为wj（q）的声子平均数为：对于一给定的晶体，它所对应的声子种类和数目不是固定不变的，而是在一定的条件下发生变化。

4、能带理论的基本假设是什么？

（1）绝热近似：离子的波函数与电子的位置及状态无关（多粒子-多电子）

（2）平均场近似：忽略电子与电子间的相互作用，用平均场代替电子与电子间的相互作用（多电子-单电子）

（3）周期场近似：单电子-单电子在周期场中运动

5、什么是复式格子，简要说明金刚石结构并画出结构图。

一个原胞中有两个或更多的原子叫复式格子

6、试述空穴的概念及其基本性质。

概念： 指共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。

1

固体物理概念题

1. 自由电子气体模型的三个基本近似是什么？两个基本参数是什么？

自由电子近似；独立电子近似；弛豫时间近似

自由电子数密度；弛豫时间

2. 名词解释：K空间；k空间态密度

把波矢k看做空间矢量，相应的空间称为k空间；

K空间中单位体积内许可态的代表点数称为k空间态密度。

3. 自由电子模型的基态费米能和激发态费米能的物理意义是什么？费米能与哪些因素有关？

物理意义：费米面上单电子态的能量称为费米能，表示电子从低到高填满能级时其最高能级的能量。基费米能时指T＝0 K时的费米能。激发态费米能指的是T≠0 K时的费米能。

因素：费米能量与电子密度和温度有关。

4. 何为费米面？金属电子气模型的费米面是何形状？

费米面：在K空间将占据态与未占据态分开的界面。

金属电子气模型的费米面是球形。

5. 说明为什么只有费米面附近的电子才对比热、电导和热导有贡献？

对比热、电导和热导有贡献的电子是其能态能够发生变化的电子，只有费米面附近的电子才能从外界获得能量发生能态跃迁。因为，在常温下，费米球内部离费米面远的状态全被电子占据，这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费米面附近或以外的空状态上。只有费米面附近的电子吸收声子后能跃迁到费米面附近或以外的空状态上。对电导，考虑到泡利不相容原理的限制，只有费米面附近的电子才有可能在外电场作用下，进入较高能级，因而才会对金属电导率有贡献。热导与电导相似。

6. 简述化学势的意义，它与费米能级满足什么样的关系。

化学势的意义是：在体积不变的条件下，系统没增加一个电子所需要的自由能。在温度接近于0时，化学势和费米能近似相等。

7. 什么是等离子体振荡？给出金属电子气的振荡频率。

等离子体中的电子在自身惯性作用和正负电荷分离所产生的静电恢复力的作用下发生的简谐振荡称为等离子体振荡。

金属电子气的振荡频率

8．名词解释：晶格，单胞，原胞，基元，布拉维格子基矢

得分

评卷

人 红河学院2007—2008学年秋季学期

考 生 答 题 不 得 过 此 线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶密∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶封∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶

任课教师： 教学班号： 姓名： 学号：

∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶装∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶订∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶《 固体物理 》课程期末考试试卷

卷别：A考试单位： 物理系 考试日期：

题目一二三四五总分

得分

一、选择题（每小题 2 分，共 10 分）

1．以下哪一种晶体结构形成的晶格是复式晶格？ 。

A．简单立方 B．体心立方 C．面心立方 D．六角密堆

2．金刚石结构对应的点阵是 。

A．面心立方点阵 B．六角点阵 C．简单立方点阵 D．体心

立方点阵

得分

评卷

人 3．立方对称结构有 个宏观对称操作。

A．12 B．24 C．32 D．48

4．石墨层内结合成共价键的是碳的 轨道。

A．2s B．2p C．杂化 D．杂化

5．面心立方点阵的第一布里渊区是一个 。

A．截角八面体或十四面体 B．正十二面体 C．正八面体 D．正

六面体

二、填空题（每小题 2 分，共 20 分）

1．简单立方结构的配位数是 ，而金刚石结构则是 。

2．体心立方结构的基元中的原（离）子数是 ，而六角密堆结构则是 。

3．写出下图中矢量所代表的晶列的晶向指数: （1） （2）

。

4．根据对称群的观点对点阵进行分类，有 个晶系和 种点

阵。

5．因为电子配对是共价键的基本特征，所以共价键通常具有 和 。

6．离子晶体中的极化激元是指

。

7．半导体本征光吸收中的直接跃迁和间接跃迁的区别在于

。

8．金属的比热容包含来自 和 的贡献。

9、铁磁居里温度是指

。

10．超导体的基本物理性质有 和

。

得分

评卷

人 考 生 答 题 不 得 过 此 线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶密∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶封∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶

一、名词解释

1.晶态--晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序。

2.非晶态--非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序。

3.准晶--准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性。

4.单晶--整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体。

5.多晶--由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的固体材料。

6.理想晶体（完整晶体）--内在结构完全规则的固体，由全同的结构单元在空间无限重复排列而构成。

7.空间点阵（布喇菲点阵）--晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限重复排列，这些点子的总体称为空间点阵。

8.节点（阵点）--空间点阵的点子代表着晶体结构中的相同位置，称为节点（阵点）。

9.点阵常数（晶格常数）--惯用元胞棱边的长度。

10.晶面指数—描写布喇菲点阵中晶面方位的一组互质整数。

11.配位数—晶体中和某一原子相邻的原子数。

12.致密度—晶胞内原子所占的体积和晶胞体积之比。

13.原子的电负性—原子得失价电子能力的度量；电负性＝常数（电离能＋亲和能）

14.肖特基缺陷—晶体内格点原子扩散到表面，体内留下空位。

15.费仑克尔缺陷--晶体内格点原子扩散到间隙位置，形成空位－填隙原子对。

16.色心--晶体内能够吸收可见光的点缺陷。

17.F心--离子晶体中一个负离子空位，束缚一个电子形成的点缺陷。

18.V心--离子晶体中一个正离子空位，束缚一个空穴形成的点缺陷。

19.近邻近似--在晶格振动中，只考虑最近邻的原子间的相互作用。

20.Einsten模型--在晶格振动中，假设所有原子独立地以相同频率E振动。

21.Debye模型--在晶格振动中，假设晶体为各向同性连续弹性媒质,晶体中只有3支声学波，且=vq 。

22.德拜频率 D── Debye模型中g()的最高频率。