固體物理電子教案23非極性分子晶體課件

第三節(jié)

非極性分子晶體本節(jié)主要內(nèi)容:2.3.1非極性分子晶體的結(jié)構(gòu)2.3.2非極性分子晶體的結(jié)合能2.3.3非極性分子晶體的特征第三節(jié)非極性分子晶體本節(jié)主要內(nèi)容:2.3.1非極性分子2.3非極性分子晶體范德瓦爾斯力：分子偶極矩的靜電吸引作用產(chǎn)生的力。極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯-葛生力。非極性分子被極性分子的電場極化而產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩與極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯---德拜力。非極性分子的瞬時偶極矩間相互作用力稱為范德瓦爾斯-倫敦力。2.3非極性分子晶體范德瓦爾斯力：分子偶極矩的靜電吸引作用2.3.1非極性分子晶體結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)具有飽和電結(jié)構(gòu)的原子或分子+范德瓦爾斯--倫敦力。惰性氣體分子He、Ne、Ar、Kr、Xe在低溫下形成非極性分子晶體。3.配位數(shù)2.結(jié)合力通常取密堆積,配位數(shù)為12。范德瓦爾斯-倫敦力。2.3.2非極性分子晶體的結(jié)合能1.模型兩個相距為r的全同線性諧振子1和2，每個諧振子帶有一個正電荷+q和負(fù)電荷-q，正負(fù)電荷之間的距離分別為x1和x2，粒子沿x軸振動。2.3.1非極性分子晶體結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)具有飽和電結(jié)構(gòu)2.計算(1)當(dāng)r很大時，兩振子間沒有相互作用，兩振子的總能量兩個分子間的相互作用勢能據(jù)量子力學(xué)的結(jié)果，諧振子的振動能量為：零點振動能為：+++x1x2r--+2.計算(1)當(dāng)r很大時，兩振子間沒有相互作用，兩振子的總能(2)當(dāng)兩個振子靠得很近時，兩個振子間會發(fā)生相互作用，相互作用勢能為：(計算時保留到二次方項)+r--+x1x2推導(dǎo)略(2)當(dāng)兩個振子靠得很近時，兩個振子間會發(fā)生相互作用，相互作固體物理電子教案23非極性分子晶體課件令令分子的極化系數(shù)振子的零點振動能分子的極化系數(shù)振子的零點振動能兩個振子的相互作用能---吸引能兩個振子的相互作用能---吸引能兩個振子的相互作用能排斥能一對分子間的互作用勢能為：或---著名的雷納德-瓊斯勢式中N個惰性氣體分子總的相互作用能為：---吸引能'兩個振子的相互作用能排斥能一對分子間的互作用勢能為：或---'設(shè)R為最近鄰兩個原子間的距離，則是僅與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。''''設(shè)R為最近鄰兩個原子間的距離，則是僅與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。2.平衡時體積彈性模量和晶體的結(jié)合能平均每個原子的能量u0為：(1)晶體的結(jié)合能晶體的結(jié)合能：平衡時最近鄰原子間距離平衡時總的互作用勢能2.平衡時體積彈性模量和晶體的結(jié)合能平均每個原子的能量u0為2.3.3非極性分子晶體的特征分子晶體的結(jié)合能小，熔點和沸點都很低；硬度比較小。(2)體積彈性模量根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu),求出體積彈性模量K對于面心立方單胞體積：n為每個單胞中的原子個數(shù)2.3.3非極性分子晶體的特征分子晶體的結(jié)合能小，熔點和解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原子；(2)計及最近鄰和次近鄰原子。是參考原子i與其它任一原子j的距離rij同最近鄰原子間距R的比值()。試計算面心立方的A6和A12。例1：由N個惰性氣體原子構(gòu)成的分子晶體，其總互作用勢能可表示為式中'',解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。例2：采用雷納德--瓊斯勢，求體心立方和面心立方Ne的結(jié)合能之比(說明Ne取面心立方結(jié)構(gòu)比體心立方結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定)。已知(A12)f=12.13；(A6)f=14.45；(A12)b=9.11；(A6)b=12.25。解:

Ne取面心立方結(jié)構(gòu)比取體心立方結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。例2：采用雷納德--瓊斯勢，求體心立方和第三節(jié)

非極性分子晶體本節(jié)主要內(nèi)容:2.3.1非極性分子晶體的結(jié)構(gòu)2.3.2非極性分子晶體的結(jié)合能2.3.3非極性分子晶體的特征第三節(jié)非極性分子晶體本節(jié)主要內(nèi)容:2.3.1非極性分子2.3非極性分子晶體范德瓦爾斯力：分子偶極矩的靜電吸引作用產(chǎn)生的力。極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯-葛生力。非極性分子被極性分子的電場極化而產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩與極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯---德拜力。非極性分子的瞬時偶極矩間相互作用力稱為范德瓦爾斯-倫敦力。2.3非極性分子晶體范德瓦爾斯力：分子偶極矩的靜電吸引作用2.3.1非極性分子晶體結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)具有飽和電結(jié)構(gòu)的原子或分子+范德瓦爾斯--倫敦力。惰性氣體分子He、Ne、Ar、Kr、Xe在低溫下形成非極性分子晶體。3.配位數(shù)2.結(jié)合力通常取密堆積,配位數(shù)為12。范德瓦爾斯-倫敦力。2.3.2非極性分子晶體的結(jié)合能1.模型兩個相距為r的全同線性諧振子1和2，每個諧振子帶有一個正電荷+q和負(fù)電荷-q，正負(fù)電荷之間的距離分別為x1和x2，粒子沿x軸振動。2.3.1非極性分子晶體結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)具有飽和電結(jié)構(gòu)2.計算(1)當(dāng)r很大時，兩振子間沒有相互作用，兩振子的總能量兩個分子間的相互作用勢能據(jù)量子力學(xué)的結(jié)果，諧振子的振動能量為：零點振動能為：+++x1x2r--+2.計算(1)當(dāng)r很大時，兩振子間沒有相互作用，兩振子的總能(2)當(dāng)兩個振子靠得很近時，兩個振子間會發(fā)生相互作用，相互作用勢能為：(計算時保留到二次方項)+r--+x1x2推導(dǎo)略(2)當(dāng)兩個振子靠得很近時，兩個振子間會發(fā)生相互作用，相互作固體物理電子教案23非極性分子晶體課件令令分子的極化系數(shù)振子的零點振動能分子的極化系數(shù)振子的零點振動能兩個振子的相互作用能---吸引能兩個振子的相互作用能---吸引能兩個振子的相互作用能排斥能一對分子間的互作用勢能為：或---著名的雷納德-瓊斯勢式中N個惰性氣體分子總的相互作用能為：---吸引能'兩個振子的相互作用能排斥能一對分子間的互作用勢能為：或---'設(shè)R為最近鄰兩個原子間的距離，則是僅與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。''''設(shè)R為最近鄰兩個原子間的距離，則是僅與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。2.平衡時體積彈性模量和晶體的結(jié)合能平均每個原子的能量u0為：(1)晶體的結(jié)合能晶體的結(jié)合能：平衡時最近鄰原子間距離平衡時總的互作用勢能2.平衡時體積彈性模量和晶體的結(jié)合能平均每個原子的能量u0為2.3.3非極性分子晶體的特征分子晶體的結(jié)合能小，熔點和沸點都很低；硬度比較小。(2)體積彈性模量根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu),求出體積彈性模量K對于面心立方單胞體積：n為每個單胞中的原子個數(shù)2.3.3非極性分子晶體的特征分子晶體的結(jié)合能小，熔點和解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原子；(2)計及最近鄰和次近鄰原子。是參考原子i與其它任一原子j的距離rij同最近鄰原子間距R的比值()。試計算面心立方的A6和A12。例1：由N個惰性氣體原子構(gòu)成的分子晶體，其總互作用勢能可表示為式中'',解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。例2：采用雷納德--瓊斯勢，求體心立方