固體物理期末復(fù)習(xí)提綱年終極版

1、固體物理期末復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章1. 晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體定義晶體：原子排列具有長程有序的特點(diǎn)。非晶體：原子排列呈現(xiàn)近程有序，長程無序的特點(diǎn)。準(zhǔn)晶體：其特點(diǎn)是介于晶體與非晶體之間。2. 晶體的宏觀特征1）自限性2 ）解理性3 ）晶面角守恒4 ）各向異性5）均勻性6 ）對稱性7 ）固定的熔點(diǎn)3. 晶體的表示，什么是晶格，什么是基元，什么是格點(diǎn)晶格：晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以概括為是由一些相同的點(diǎn)在空間有規(guī)則地做周期性無限分布，這些點(diǎn)的總體稱為晶格?；喝艟w有多種原子組成，通常把由這幾種原子構(gòu)成晶體的基本結(jié)構(gòu)單元稱為基元。格點(diǎn)：格點(diǎn)代表基元的重心的位置。4. 正格和倒格之間的關(guān)系 , 熟練掌握 典型晶體的倒

2、格矢求法5. 典型晶體的結(jié)構(gòu)及基矢表示6. 熟練掌握 晶面的求法、晶列的求法，證明面間距公式7. 什么是配位數(shù)，典型結(jié)構(gòu)的配位數(shù)，如何求解典型如體心、面心的致密度。一個粒子周圍最近鄰的粒子數(shù)稱為配位數(shù)。面心： 12 體心： 8 氯化銫（ CsCl） ： 8 金剛石： 4 氯化鈉 （ NaCl） ： 68. 什么是對稱操作，有多少種獨(dú)立操作，有幾大晶系，有幾種布拉維晶格,多少個空間群。對稱操作： 使晶體自身重合的動作。獨(dú)立操作：有8種獨(dú)立操作，即1,2,3,4,6,i,m,Z根據(jù)對稱性，晶體可分為 7大晶系，14種布拉維晶格，230個空間群。9. 能寫出晶體和布拉維晶格10. 了解X射線衍射的三

3、種實(shí)驗(yàn)方法及其基本特點(diǎn)1）勞厄法：單晶體不動，入射光方向不變。2）轉(zhuǎn)動單晶法：X射線是單色的，晶體轉(zhuǎn)動。3）粉末法：單色X射線照射多晶試樣。11. 會寫布拉格反射公式12. 什么是幾何結(jié)構(gòu)因子。幾何結(jié)構(gòu)因子：原胞內(nèi)所有原子的散射波，在所考慮方向上的振幅與一個電子的散射波的振幅之比。第二章1 .什么結(jié)合能，其定位公式晶體的結(jié)合能就是將自由的原子 （離子或分子）結(jié)合成晶體時所釋放的能量。2 .掌握原子間相互作用勢能公式，及其曲線畫法。3 .什么叫電離能、親和能、負(fù)電性電離能：中性原子失去電子成為價離子時所需要的能量。電子親和能：中性原子獲得電子成為 -1價離子時所放出的能量。負(fù)電性：負(fù)電性=0.1

4、8（電離能+親和能），原子的負(fù)電性的大小表示原子得失電子能力的強(qiáng)弱。4 .掌握5大晶體基本結(jié)合類型和特點(diǎn)，并知道對應(yīng)的例子。晶體類型結(jié)構(gòu)結(jié)合力例子離子晶體負(fù)電性相差較大的原子+庫侖作用力。離子鍵氯化鈉非極性分 子晶體具有飽和電結(jié)構(gòu)的原子或分子 +范德瓦爾斯-倫敦力。范德瓦爾斯- 倫敦力。二氧化碳原子晶體第IV族、第v族、第VI族、第vn族兀素都可以形成原子J晶體。1共價鍵金剛石金屬晶體第I族、第n 族及過渡兀素晶體都是典型的金屬晶J體。金屬鍵金、銀氫鍵晶體氫原子同時與兩個負(fù)電性較大，而原子半徑較小的原子J（0、 F、 N等）結(jié)合，構(gòu)成氫鍵。氫鍵水第三章1 .什么是格波，什么是聲子，滿足的統(tǒng)計(jì)規(guī)

5、律格波：晶體中的原子都在它的平衡位置附近不斷地作微振動，由于原子間 的相互關(guān)聯(lián)，以晶體的周期性，這種原子振動在晶體中形成格波。聲子：晶格振動的能量量子。統(tǒng)計(jì)規(guī)律如下：（ni為平均聲子數(shù)，ooi為頻率。）2 .熟練掌握一維晶格不同類型原子鏈色散關(guān)系的求解過程3 .掌握波矢數(shù)、振動模式、頻率數(shù)目和自由度的關(guān)系，并能用于求解具體 的例子4 .知道長波近似、光學(xué)波、聲學(xué)波、極化聲子、電磁聲子等含義長波近似：在長波近似下，格波的波長遠(yuǎn)大于原子間距，晶格就像一個連 續(xù)的介質(zhì)。光學(xué)波：因該格波可用光波的電磁場來激發(fā)，所以稱這種格波為光學(xué)波。聲學(xué)波：單原子鏈中傳播的長格波叫聲學(xué)波，其為連續(xù)介質(zhì)的彈性波。極化聲

6、子：因?yàn)殚L光學(xué)波是極化波，且只有長光學(xué)縱波才伴隨著宏觀的極化電場，所以長光學(xué)縱波聲子稱為極化聲子。電磁聲子：長光學(xué)橫波與電磁場相耦合，它具有電磁性質(zhì)，稱長光學(xué)橫波聲子為電磁聲子。5 .知道確定晶格振動譜的三種方法實(shí)驗(yàn)方法主要有中子的非彈性散射、X射線和光的散射。6 . 了解固體比熱的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道杜隆 -珀替定律固體比熱的實(shí)驗(yàn)規(guī)律7 在高溫時，晶體的比熱為 3NkB;8 2)在低溫時，絕緣體的比熱按 TA3趨于零。7 .熟練掌握模式密度的求解8 .掌握愛因斯坦模型和德拜模型的條件、成功與失敗之處及其根源愛因斯坦模型德拜模型(1)晶體中原子的振動是相互獨(dú)立的；(1)晶體視為連續(xù)介質(zhì)，格波視為彈性

7、波；t(2)所有原子都具有同一頻率3。(2)有一支縱波兩支橫波；(3)晶格振動頻舉在0 3至間(co D為德拜頻率)。愛因斯坦模型：計(jì)算表明，在甚低溫度下，格波的頻率很低，屬于長聲學(xué)波，所以在甚低溫度下，晶體的比熱主要由長聲學(xué)波決定。因此愛因斯坦模型在低溫時不能與實(shí)驗(yàn)相吻合。德拜模型：由上式看出，在極低溫度下，比熱與T3成正比，這個規(guī)律稱為德拜定律。溫度越低，理論與實(shí)驗(yàn)吻合的越好。9 .熟練掌握德拜模型求比熱的過程及其高低溫極限10 .什么是晶體的非簡諧效應(yīng)、什么是熱膨脹、什么是熱傳導(dǎo)熱膨脹：在不施加壓力的情況下，晶體體積隨溫度變化的現(xiàn)象稱為熱膨脹。熱傳導(dǎo)：當(dāng)晶體中溫度不均勻時，將會有熱能從高

8、溫處流向低溫處，直至 各處溫度相等達(dá)到新的熱平衡，這種現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo)。第四章1 .什么是晶體缺陷、什么是結(jié)構(gòu)缺陷、什么是化學(xué)缺陷晶體缺陷（晶格的不完整性）：晶體中任何對完整周期性結(jié)構(gòu)的偏離就 是晶體的缺陷。結(jié)構(gòu)缺陷：沒有雜質(zhì)的具有理想的化學(xué)配比的晶體中的缺陷，如空位， 填隙原子，位錯?；瘜W(xué)缺陷：由于摻入雜質(zhì)或同位素，或者化學(xué)配比偏離理想情況的化 合物晶體中的缺陷，如雜質(zhì)，色心等。2 .缺陷的分類及其種類（點(diǎn)、線、面）點(diǎn)缺陷：弗侖克爾缺陷、肖特基缺陷、填隙原子、雜質(zhì)；線缺陷：刃型位錯、螺旋位錯；面缺陷：晶粒間界、堆垛間界。3 .掌握弗侖克爾缺陷、肖特基缺陷含義及其區(qū)分弗侖克爾缺陷：當(dāng)晶格中的原子

9、脫離格點(diǎn)后，移到間隙位置形成填隙 原子時，在原來的格點(diǎn)位置處產(chǎn)生一個空位，填隙原子和空位成對出現(xiàn)， 這種缺陷稱為弗侖克爾缺陷。肖特基缺陷：當(dāng)晶體中的原子脫離格點(diǎn)位置后不在晶體內(nèi)部形成填隙 原子，而是占據(jù)晶體表面的一個正常位置，并在原來的格點(diǎn)位置產(chǎn)生一個 空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷。4.什么是色心、什么是極化子色心：能吸收可見光的晶體缺陷稱為色心。極化子：這樣一個攜帶著周圍的晶格畸變而運(yùn)動的電子，可看作一個準(zhǔn)粒子(電子+晶格的畸變)，稱為極化子。5 .什么是位錯，典型的位錯有哪些位錯：當(dāng)晶格周期性的破壞是發(fā)生在晶體內(nèi)部一條線的周圍近鄰，這就稱為線缺陷。位錯就是線缺陷。典型位錯：有刃型位錯和螺旋

10、位錯。6 .什么是晶界、堆垛的表示方法7 . 了解缺陷數(shù)目的求解公式第五章1 .什么是自由電子氣自由電子氣(自由電子費(fèi)米氣體)：是指自由的、無相互作用的、遵從泡利原理的電子氣。2.索末菲模型的假設(shè)(1)金屬中的價電子彼此之間無相互作用；(2)金屬內(nèi)部勢場為恒定勢場；(3)價電子速度服從費(fèi)米 一狄拉克分布。3 .熟練掌握能態(tài)密度的求解4 .什么是費(fèi)米能級費(fèi)米能級：被電子占據(jù)的最高能級稱為費(fèi)米能級。5 .掌握電子占據(jù)概率公式及其曲線田一費(fèi)米能級(等于這個系統(tǒng)中電子的化學(xué)勢)，它的意義是在體積不變的 條件下，系統(tǒng)增加一個電子所需的自由能。f（E） （E ? EF ） 圖象6 .什么是功函數(shù)、接觸電勢

11、差 功函數(shù)：電子在深度為Eo的勢阱內(nèi)，要使費(fèi)米面上的電子逃離金屬， 至少使之獲得？=E 0- E f的能量，？稱為脫出功又稱功函數(shù)。接觸電勢差：兩塊不同的金屬相接觸，或用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來，兩塊金屬就會帶有電荷并產(chǎn)生不同的電勢，即為接觸電勢差。7 .什么是霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)：磁場中的載流導(dǎo)線，在垂直于電流方向的兩個端面間存在電勢差，即為霍爾效應(yīng)。第六章1 .知道能帶理論中多體到單體的三步近似1）絕熱近似2 ）平均場近似 3 ）周期場近似2 .熟練掌握布洛赫定理的證明3 .什么是布里淵區(qū)、什么是簡約布里淵區(qū)布里淵區(qū)：在倒格空間中以任意一個倒格點(diǎn)為原點(diǎn)，做原點(diǎn)和其他所有倒格點(diǎn)連線的中垂面（或中垂線），這些

12、中垂面（或中垂線）將倒格空間分割成許多區(qū)域，這些區(qū)域稱為布里淵區(qū)。第一布里淵區(qū)（簡約布里淵區(qū)）：圍繞原點(diǎn)的最小閉合區(qū)域。4 .掌握簡單布里淵區(qū)的求解5 .什么是近自由電子近似、什么是平面波方法近自由電子近似：由于周期場的周期性起伏很弱，它可以看成自由電子情況穩(wěn)定勢場的微擾，此時晶體中的價電子行為就很接近自由電子，故叫近自由電子近似 平面波方法：三維周期場中電子運(yùn)動的近自由電子近似就叫平面波方法。6 .掌握能帶的三種畫法7 .什么是緊束縛近似，知道瓦尼爾函數(shù)的特點(diǎn)緊束縛近似模型：晶體中的電子在某個原子附近時主要受該原子勢場的作用，其他原子的作用視為微擾來處理，以孤立原子的電子態(tài)作為零級近似,即為

13、緊束縛近似。瓦尼爾函數(shù)的特點(diǎn)：(1)此函數(shù)是以格點(diǎn)矢量 Rn為中心的波包，因而具有定域的特性；(2)不同能帶不同格點(diǎn)的瓦尼爾函數(shù)是正交的。8 .熟練掌握緊束縛方法求解s態(tài)能帶9 .熟練掌握有效質(zhì)量的求解10 .知道為什么有效質(zhì)量可以是負(fù)的11 .什么是滿帶、導(dǎo)帶、空帶(1)滿帶：能帶中所有電子狀態(tài)都被電子占據(jù)。(2)導(dǎo)帶：能帶中只有部分電子狀態(tài)被電子占據(jù)，其余為空態(tài)。(3)空帶：能帶中所有電子狀態(tài)均未被電子占據(jù)。12 .掌握導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶示意圖13 .什么是 Wilson轉(zhuǎn)變，什么是 Peierls 轉(zhuǎn)變1. Wilson轉(zhuǎn)變：任何非導(dǎo)體材料在足夠大的壓強(qiáng)下可以實(shí)現(xiàn)價帶和導(dǎo)帶的 重

14、疊，從而呈現(xiàn)金屬導(dǎo)電性。2. Peierls轉(zhuǎn)變：結(jié)構(gòu)變化引起的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變。選學(xué)部分1 .鐵磁性、反鐵磁、亞鐵磁的定義鐵磁性：磁矩的自發(fā)平行分布的特征。反鐵磁：在原子自旋(磁矩)受交換作用而呈現(xiàn)有序排列的磁性材料中， 如果相鄰原子自旋間是受負(fù)的交換作用，自旋為反平行排列，則磁矩雖處 于有序狀態(tài)(稱為序磁性)，但總的凈磁矩在不受外場作用時仍為零。這 種磁有序狀態(tài)稱為反鐵磁性。亞鐵磁：亞鐵磁性是在無外加磁場的情況下，磁疇內(nèi)由于相鄰原子間電子 的交換作用或其他相互作用。2 .什么是居里溫度居里溫度：鐵磁一順磁轉(zhuǎn)變的臨界溫度。3 .原子磁矩的主要來源(1)電子繞原子核運(yùn)動的軌道磁矩。(2)電子的自旋運(yùn)動的自旋磁矩。(3)原子核的磁矩。4 .什么是超導(dǎo)超導(dǎo)：在低溫下物質(zhì)具有零電阻的性能5 .超導(dǎo)現(xiàn)象的兩個基本性質(zhì)(1)完全導(dǎo)電性(2)完全抗磁性6 .能舉例三個以上超導(dǎo)的應(yīng)用磁懸浮列車超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)加速器非晶態(tài)物質(zhì)：其內(nèi)部原子或分子排列不具有長程序的固體。特點(diǎn)：(1)宏觀上具有均勻性；(2)物理性質(zhì)有各向同性；(3)