同济大学固体物理课件14讲述.ppt
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第十四讲 离子晶体的导电性 色心 *
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第七讲 分子晶体 共价晶体 * *
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第十讲 三维晶体的振动模 长光频模 *
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第九讲 一维双原子链 简正坐标和格波的量子
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第二十讲 等离子体 维格纳晶格 * * §6.5 等离子体
本章中，我们用“量子力学的理想自由电子气模型”描述金属中的导电电子，效果看似很好。阐明了费密能、电子比热、电导率、磁致电阻、霍尔效应、电子热发射、光电效应、场致发射、接触电势差等一系列物理现象。
但这个模型有二点局限：
没有考虑晶格正离子的周期性势场，即认为所有金属的结构都相同，只是电子数密度n不同。这个局限在第七章讨论。
没有考虑电子之间的相互作用。这个局限在本节和下一节讨论。
当然，第七章中精确求解金属中电子系统的薛定谔方程时，必
须更仔细地考虑电子之间的相互作用。
当考虑了电子之间的相互作用后
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同济大学固体物理04.ppt
第四讲 X射线衍射 原子散射因子 几何结构因子 * * §2.1 概述
X射线衍射为人类认识晶体的结构提供了有力的手段。
一. 晶体中原子间距的数量级为Ao=10-10m，如果某一种波动，其波长λ＜Ao，则由于原子在晶格中的周期性排列，晶格可以被看作该波的光栅，该波动在晶格形成的光栅上会形成衍射。
X射线衍射
被高电压V加速的电子，打在“靶极”物质上，会使物质原子的内层电子从低能级跳到空的高能级，当这些原子跃迁回低能级时，就发射出一种电磁波——X射线。
最大光子能量：hνmax = eV
λmin = = ≈ Ao
2. 电
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固体物理3-1讲述.ppt
* ① 势阱区 其解为： 设 * ② 势垒区 设 求解 的情况 得到 其解为： * 由周期性 可知所有势阱中 表达式相同 由周期性 同样可得到各势垒区的系数 * 波函数的连续性，在 处，第0个势阱与第0个势垒间的边界 处，函数 及其导数 应保持连续 同理，由函数在 处的连续性条件可得 * 得到关于A0,B0,C0,D0的方程组，要使A0,B0,C0,D0，其条件是系数列式为零。可得： 上式左边，在势场参数a,b,V0给定时，仅是E的函数，可
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大学物理固体物理课件.ppt
*************************************抗磁性：抗磁性的特点所有材料所有材料都具有抗磁性。外磁场在外磁场作用下，材料内部产生与外磁场方向相反的磁化强度。弱磁性抗磁性是一种弱磁性，磁化率为负值。顺磁性：顺磁性的特点原子磁矩材料中的原子具有永久磁矩。无序排列在没有外磁场时，原子磁矩无序排列，材料不显示磁性。外磁场在外磁场作用下，原子磁矩倾向于与外磁场方向一致，材料显示磁性。弱磁性顺磁性也是一种弱磁性，磁化率为正值。铁磁性：铁磁性的特点原子磁矩材料中的原子具有永久磁矩。1自发磁化在没有外磁场时，原子磁矩自发地平行排列，材料显示磁性。2居里温度当温度高于居里温度时，铁
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大学物理固体物理课件.ppt
固体物理：现代物理学的基础领域固体物理学是探索物质结构与性质的重要学科，通过研究固体材料的微观结构和宏观特性，深入理解物质世界的本质规律。作为连接微观量子力学与宏观物理现象的桥梁，固体物理在现代科学技术发展中扮演着不可替代的角色。本课程将系统介绍固体物理的基本概念、理论模型和实验技术，涵盖晶体结构、电子理论、量子效应等核心内容，帮助学生建立坚实的理论基础，培养科学思维能力。固体物理不仅是物理学的重要分支，更是推动现代科技发展的关键学科，其应用范围涵盖半导体、超导体、纳米材料等多个前沿领域。通过本课程的学习，将为未来的科研和技术创新奠定坚实基础。
固体物理的研究范畴材料科学的理论基础固体物理为材
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固体物理课件.ppt
固体物理导论;课程大纲;第一章：晶体结构;1.1晶体的周期性;1.2布拉维格子;1.3密勒指数;1.4常见晶体结构;1.5倒格子;1.6布里渊区;第二章：晶体结合;2.1范德华键;2.2离子键;2.3共价键;2.4金属键;2.5氢键;第三章：晶格振动;3.1一维单原子链;3.2一维双原子链;3.3三维晶格振动;3.4声子;3.5声子能谱;3.6德拜模型;3.7爱因斯坦模型;第四章：固体的热学性质;4.1比热容;4.2德拜理论;4.3热膨胀;4.4热传导;第五章：能带理论;5.1自由电子气模型;5.2准自由电子近似;5.3布洛赫定理;5.4能带的形成;5.5能带结构;5.6费米面;5.7有效质量
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固体物理课件1—7.ppt
§1－7 晶体x光衍射;;;把Ap代入，并对整个晶体积分，得到B点总的散射波;则散射强度;二．决定散射的诸因素;;（1）式中;#（一）原子散射因子;（二）几何结构因子;（三）总散射效果是各元胞散射的几 何和;三． 衍射极大的条件（必要条件）;F是元胞散射波之间的相位因子 ;当S＝Gh时 ; 即当 k－k0＝S＝Gh 时 ;衍射三角形（倒空间衍射方程） ;;;三．消光条件
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固体物理课件.ppt
*************************************4.6紧束缚近似基本假设紧束缚近似假设电子主要局限在原子附近，与邻近原子的相互作用较弱。这种近似特别适用于描述内层电子和共价键构成的晶体，如半导体和绝缘体。波函数叠加在紧束缚近似中，晶体的波函数表示为原子轨道的线性组合。电子在晶格中的波函数可以写为ψ?(r)=(1/√N)∑?e??·??(r-R)，其中?是原子轨道波函数，R是晶格位置。能带形成通过求解薛定谔方程，可以得到能量与波矢的关系E(k)=E?+∑?t?e??·?，其中E?是原子能级，t?是跃迁积分，描述电子从一个原子跃迁到另一个原子的能力。能带宽度能带的宽度主要
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固体物理---3课件.pptx
第三章晶格振动和晶体旳热学性质;晶体内旳原子并不是在各自旳平衡位置上固定不动旳，而是围绕其平衡位置作振动。
因为晶体内原子间存在着相互作用力，各个原子旳振动也并不是独立旳，而是相互联络着旳，所以在晶体中形成了多种模式旳波。;3.1一维原子链旳振动;考虑如图所示旳一维原子链。每个原子都具有相同旳质量m，平衡时原子间距(晶格常数)为a，因为热运动各原子离开了它旳平衡位置，用xn代表第n个原子离开平衡位置旳位移。第n个原子和第n+1个原子间旳相对位移是xn+1-xn，下面先求因为原子间旳相互作用，原子所受到旳恢复力与相对位移旳关系;;简谐近似;只考虑相邻原子旳互作用，则第n个原子所受到旳总作用力是:
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固体物理课件05.pdf
学习内容：引 子
第一节 金属的经典电子气理论
第二节 索末菲自由电子论
第三节 布洛赫定理
第四节 固体的能带
能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要
理论基础。是在量子力学研究金属电导理论的过
程中发展起来的。
最初成就在于定性阐明了晶体中电子运动的普遍
性特点，说明了导体、非导体的区别；晶体中电
子自由程为什么远大于原子间距等经典电子理论
中遇到的问题。
为半导体研究提供了理论基础，推动了半导体技
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固体物理第2章思考题讲述.ppt
1 思考题1 晶体的结合能, 晶体的内能, 原子间的相互作用势能有何区别? 解答：自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量, 或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量, 称为晶体的结合能。原子的动能与原子间的相互作用势能之和为晶体的内能。在0K时, 原子还存在零点振动能. 但零点振动能与原子间的相互作用势能的绝对值相比小得多. 所以, 在0K时原子间的相互作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能。 思考题2 你认为固体的弹性强弱主要由排斥作用决定呢, 还是吸引作用决定? 思考题3 固体呈现宏观弹性的微观本质是什么? 解答：固体受到外力作用时发生形变, 外力撤消后形变消失的性质称为固体的弹性
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固体物理第二章1讲述.ppt
主量子数n n=1,2,3… 代表电子运动区域的大小和它的总能量的主要部分，前者按轨道 的描述也就是轨道的大小。 原子的电子壳层结构:是原子内部电子分布状况的形象化描述。 电子状态的具体内容是下列四个量子数所代表的一些运动情况： 轨道角动量量子数l: l =0,1,2,…..(n-1) 代表轨道的形状和轨道角动量，同电子的能量有关； 轨道方向量子数 代表轨道在空间的可能取向，也代表轨道角动量在某一特殊方向（例如磁场）的分量； 能量最低原理：自然界普遍规律，任何稳定体系，其能量最低。 自旋方向量子数 代表电子自旋的取向，也代表电子自旋角动量在某特殊方向（例如