03_05离子晶体的长光学波
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简正坐标:经过简正变换,它已不再是描述某一个原子运动的坐标了,而是反映晶体中所有原子整体运动的坐标简正模式:晶体中所有原子共同参与的同一频率的简谐振动称为简正模式声子是晶体格波的能量量子,一种格波即一种模式称为一种声子,对于有n 个原子组成的一维单原子链,有n 个格波,既有n 种声子。
声子只是反映晶体原子集体运动状态的激发单元,它不能脱离固体而单独存在,他并不是一种真实的粒子,只是一种准粒子。
声子的作用过程遵从能量守恒和准动量守恒。
若每个原胞中有s 个原子,一维晶格振动有s 个色散关系式(s 支格波),其中:1支声学波,(s-1)支光学波。
晶格振动格波的总数=晶体的自由度数。
晶格振动波失的总数=晶体的原胞数用可见光散射方法只能测定原点附近的很小一部分长波声子的振动谱,而不能测定整个晶体振动谱,这是可见光散射法的最根本的缺点。
入射光与晶格振动的光学波相互作用所引起的频率改变的非弹性散射,称为拉曼散射。
频率减小的称为stokes 散射:频率增加的称为anti-stokes 散射。
简谐近似:系统的是能函数在平衡位置附近展开成泰勒级数,当只保留至相对平衡位置位移的二次方项时,称为简谐近似。
第一章 金属自由电子气体模型习题及答案1. 你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的?[解答] 自由电子论只考虑电子的动能。
在绝对零度时,金属中的自由(价)电子,分布在费米能级及其以下的能级上,即分布在一个费米球内。
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,能够发生能态跃迁的仅是费米面附近的少数电子,而绝大多数电子的能态不会改变。
也就是说,常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能十分相近。
2. 晶体膨胀时,费米能级如何变化?[解答] 费米能级3/222)3(2πn m E oF= , 其中n 单位体积内的价电子数目。
晶体膨胀时,体积变大,电子数目不变,n 变小,费密能级降低。
固体物理总结绪论1研究对象及内容研究固体的结构及其组成粒子间相互作用与运动规律以阐明固态物质性能和用途的学科。
2 固体物理学发展的里程碑十八世纪:阿羽依(R. J. Ha üy 法)--坚实、相同、平行六面体的“基石”有规则重复堆积.十九世纪:布喇菲(A.Bravais 法)--空间点阵学 晶体周期性.二十世纪初:X-射线衍射 揭示晶体内部结构量子理论 描述晶体内部微观粒子运动过程近几十年:固体物理学→凝聚态物理:无序、尺度、维度、关联;晶体→凝聚态物质第一部分 晶体结构1 布喇菲点阵和初基矢量晶体结构的特点在于原子排列的周期性质。
布喇菲点阵是平移操作112233R n a n a n a =++所联系的诸点的列阵。
布喇菲点阵是晶体结构周期性的数学抽象。
点阵矢量112233R n a n a n a =++,其中,1n ,2n 和3n 均为整数,1a ,2a 和3a 是不在同一平面内的三个矢量,叫做布喇菲点阵的初基矢量,简称基矢。
初基矢量所构成的平行六面体是布喇菲点阵的最小重复单元。
布喇菲点阵是一个无限的分立点的列阵,无论从这个列阵中的哪个点去观察,周围点的分布和排列方位都是完全相同的。
对一个给定的布喇菲点阵,初级矢量可以有多种取法。
2 初基晶胞(原胞)初基晶胞是布喇菲点阵的最小重复单元。
初基晶胞必定正好包含布喇菲点阵的一个阵点。
对于一个给定的布喇菲点阵,初基晶胞的选取方式可以不只一种,但不论初基晶胞的形状如何,初基晶胞的体积是唯一的,()123c V a a a =⋅⨯。
3 惯用晶胞(单胞)惯用晶胞是为了反映点阵的对称性而选用的晶胞。
惯用晶胞可以是初基的或非初基的。
惯用晶胞的体积是初基晶胞体积的整数倍,c V nV =。
其中,n 是惯用晶胞所包含的阵点数。
确定惯用晶胞几何尺寸的数字叫做点阵常数。
4 维格纳-赛兹晶胞(W-S 晶胞)维格纳-赛兹晶胞是另一种能够反映晶体宏观对称性的晶胞,它是某一阵点与相邻阵点连线的中垂面(或中垂线)所围成的最小体积。