大學(xué)固體物理試題

1如何判斷一個(gè)固體是否是晶體，給出你的理由。晶體有幾個(gè)比較顯著的特點(diǎn)，比如一般晶體都是有規(guī)則幾何外形的固體。比如正四面體，正六面體等.像我們生活中的單晶冰糖，鉆石等。另外，晶體都有固定的熔點(diǎn)，沸點(diǎn)。比如冰（0℃），海波（48℃），各種金屬也是晶體，它們都有固定的一個(gè)溫度使其溶解，沸騰。你可以根據(jù)這幾點(diǎn)來判斷啊。比如加熱使其溶解，用溫度計(jì)記錄其晶體溫度的變化情況，非晶體的溫度是一直上升的，而晶體的溫度是分為兩個(gè)階段上升的。未熔化前溫度一直升高.熔化后溫度不再升高，沸騰后溫度繼續(xù)升高。內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)稱為晶體。晶體的特性：(1)有規(guī)則幾何外形（晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)高度有序性的周期性重復(fù)排列---本質(zhì)特征）；(2)有固定的熔沸點(diǎn)；(3)各向異性（導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等）。區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。2證明面心立方結(jié)構(gòu)的倒點(diǎn)陣是體心立方。293畫出體心立方密勒指數(shù)為（210）面的原子結(jié)構(gòu)圖。4空位是晶體中常見的點(diǎn)缺陷，在熱平衡狀態(tài)下，空位的濃度可能與哪些物理量有關(guān)？請(qǐng)給出簡(jiǎn)單理由。在晶體中，原子是以格點(diǎn)平衡位置為中心振動(dòng)著，一個(gè)原子的振動(dòng)和周圍原子的振動(dòng)有密切的關(guān)系。這使原子振動(dòng)的能量服從麥克斯韋-玻爾茲曼幾率分布，而呈現(xiàn)漲落現(xiàn)象。當(dāng)某一原子能量大到一定程度，就可能脫離正常的平衡位置，而在原格點(diǎn)處形成空位?？瘴皇墙饘倬w點(diǎn)缺陷的一種，它的熱平衡濃度服從玻爾茲曼分布，濃度隨著溫度的升高而增加。當(dāng)溫度升高時(shí)，集團(tuán)原子的平均熱能加大，導(dǎo)致全局平均振幅加大，因此，由于振動(dòng)而能脫離金屬鍵結(jié)合的原子數(shù)量增大，空位濃度增大。5晶格振動(dòng)的波矢為什么要限制在第一布里淵區(qū)？696常溫常壓下硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可以看作絕緣體。在高壓下，硅呈現(xiàn)面心立方結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出導(dǎo)體的特征。分析硅發(fā)生絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變的可能原因。電負(fù)性，周期表中各元素的原子吸引電子能力的一種相對(duì)標(biāo)度。元素的電負(fù)性愈大，吸引電子的傾向愈大，非金屬性也愈強(qiáng)。一般認(rèn)為，電負(fù)性大于1.8的是非金屬元素，小于1.8的是金屬元素，在1.8左右的元素既有金屬性又有非金屬性。硅的電負(fù)性是1.8（以鋰為1.0為準(zhǔn)），正好位于金屬與非金屬的分界線上，也就是說其得電子與失電子的能力均衡，介于絕緣體與導(dǎo)體之間，所以單晶硅是典型的半導(dǎo)體。通過查看元素周期表就能發(fā)現(xiàn)，它位于金屬與非金屬的分界線上。單晶硅是重要的電子元件，就是利用了它的半導(dǎo)體性質(zhì)。半導(dǎo)體一般是指連入電路后從一個(gè)方向通電可以導(dǎo)電，從另一個(gè)方向通電（即交換電極）不導(dǎo)電。將導(dǎo)電記為1，不導(dǎo)電記為0，則可進(jìn)行二進(jìn)制計(jì)算，這就是電子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)原理。（并且利用半導(dǎo)體的明顯的光電效應(yīng)還制成了太陽能電池板，硅原子經(jīng)過光照，電子得到光子進(jìn)而得到能量從而發(fā)生躍遷，從而形成電流，也就將光能轉(zhuǎn)化為了電能）。7壓力可以改變晶體的體積。設(shè)某晶體在零壓下的費(fèi)米能為E0，在壓力下，該晶體的體積均勻縮小了10％，問這時(shí)的費(fèi)米能是什么？（本題利用自由電子近似）8考慮某一維雙原子鏈，原子的質(zhì)量分別為M1和M2，近鄰原子間以彈簧連接。本題中兩原子的質(zhì)量和為常數(shù)（M1+M2=常數(shù)），晶格常數(shù)為a。若在M1=0.5M2時(shí)，晶格振動(dòng)的色散關(guān)系如下圖所示：?jiǎn)?1當(dāng)M1=M2時(shí)，上