固体物理_复习重点.pdf
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1、晶体:是由离子,原子或分子(统称为粒子)有规律的排列而成的,具有周期性和对称性非晶体:有序度仅限于几个原子,不具有长程有序性和对称性点阵:格点的总体称为点阵晶格:晶体中微粒重心,周期性的排列所组成的骨架,称为晶格格点:微粒重心所处的位置称为晶格的格点(或结点)晶体的周期性和对称性:晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复,这样的性质称为晶体结构的周期性。晶体的对称性指晶体经过某些对称操作后,仍能恢复原状的特性。(有轴对称,面对称,体心对称即点对称)密勒指数:某一晶面分别在三个晶轴上的截距的倒数的互质整数比称为此晶面的密勒指数配位数:可用一个微粒周围最近邻的微粒数来表示晶体中粒子排列的紧
2、密程度,称为配位数致密度:晶胞内原子所占体积与晶胞总体积之比称为点阵内原子的致密度固体物理学元胞:选取体积最小的晶胞,称为元胞:格点只在顶角,内部和面上都不包含其他格点,整个元胞只含有一个格点:元胞的三边的平移矢量称为基本平移矢量(或者基矢);突出反映晶体结构的周期性晶胞:体积通常较固体物理学元胞大;格点不仅在顶角上,同时可以在体心或面心上;晶胞的棱也称为晶轴,其边长称为晶格常数,点阵常数或晶胞常数;突出反映晶体的周期性和对称性。布拉菲格子:晶体由完全相同的原子组成,原子与晶格的格点相重合而且每个格点周围的情况都一样复式格子:晶体由两种或者两种以上的原子构成,而且每种原子都各自构成一种相同的布
3、拉菲格子,这些布拉菲格子相互错开一段距离,相互套购而形成的格子称为复式格子,复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套购而成的声子:晶格简谐振动的能量化,以hvl来增减其能量,hvl就称为晶格振动能量的量子叫声子非简谐效应:在晶格振动势能中考虑了2以上高次项的影响,此时势能曲线能是非对称的,因此原子振动时会产生热膨胀与热传导点缺陷的分类:晶体点缺陷:本征热缺陷:弗伦克尔缺陷,肖脱基缺陷杂质缺陷:置换型,填隙型色心极化子布里渊区:在空间中倒格矢的中垂线把空间分成许多不同的区域,在同一区域中能量是连续的,在区域的边界上能量是不连续的,把这样的区域称为布里渊区固体物理复习要点第一章 1、晶体有哪些宏
4、观特性?答:自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。说明晶体宏观特性是微观特性的反映2、什么是空间点阵?答:晶体可以看成由相同的格点在三维空间作周期性无限分布所构成的系统,这些格点的总和称为点阵。3、什么是简单晶格和复式晶格?答:简单晶格:如果晶体由完全相同的一种原子组成,且每个原子周围的情况完全相同,则这种原子所组成的网格称为简单晶格。复式晶格:如果晶体的基元由两个或两个以上原子组成,相应原子分别构成和格点相同的网格,称为子晶格,它们相对位移而形成复式晶格。4、试述固体物理学原胞和结晶学原胞的相似点和
5、区别。答:(1)固体物理学原胞(简称原胞)构造:取一格点为顶点,由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量,以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学原胞。特点:格点只在平行六面体的顶角上,面上和内部均无格点,平均每个固体物理学原胞包含1 个格点。它反映了晶体结构的周期性。(2)结晶学原胞(简称晶胞)构造:使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向,它具有明显的对称性和周期性。特点:结晶学原胞不仅在平行六面体顶角上有格点,面上及内部亦可有格点。其体积是固体物理学原胞体积的整数倍。5、晶体包含7 大晶系,14 种布拉维格子,32 个点群?试写出7 大晶系名称;并写出立方晶系包含哪几种布拉维格子。
6、答:七大晶系:三斜、单斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系。6在晶体的宏观对称性中有哪几种独立的对称元素?写出这些独立元素。答:7.密堆积结构包含哪两种?各有什么特点?答:(1)六角密积第一层:每个球与6 个球相切,有6 个空隙,如编号1,2,3,4,5,6。第二层:占据1,3,5空位中心。第三层:在第一层球的正上方形成ABABAB排列方式。六角密积是复式格,其布拉维晶格是简单六角晶格。基元由两个原子组成,一个位于(000),另一个原子位于cbar213132:即(2)立方密积第一层:每个球与6 个球相切,有6 个空隙,如编号为1,2,3,4,5,6。第二层:占据1,3,5 空位中心。第三层:
7、占据2,4,6 空位中心,按ABCABCABC方式排列,形成面心立方结构,称为立方密积。8.试举例说明哪些晶体具有简单立方、面心立方、体心立方、六角密积结构。并写出这几种结构固体物理学原胞基矢。答:CsCl、ABO3;NaCl;纤维锌矿ZnS 9.会从正格基矢推出倒格基矢,并知道倒格子与正格子之间有什么区别和联系?文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9
8、Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档
9、编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9
10、Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档
11、编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9
12、Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档
13、编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X810.会画二维晶格的布里渊区。12.会求晶向
14、指数、晶面指数,并作出相应的平面。13.理解原子的形状因子,会求立方晶格结构的几何结构因子。14.X 射线衍射的几种基本方法是什么?各有什么特点?答:劳厄法:(1)单晶体不动,入射光方向不变;(2)X 射线连续谱,波长在间变化,反射球半径转动单晶法:(1)X 射线是单色的;(2)晶体转动。粉末法:(1)X 射线单色(固定);(2)样品为取向各异的单晶粉末。第二章 1、什么是晶体的结合能,按照晶体的结合力的不同,晶体有哪些结合类型及其结合力是什么力?答:晶体的结合能就是将自由的原子(离子或分子)结合成晶体时所释放的能量。结合类型:离子晶体离子键分子晶体范德瓦尔斯力共价晶体共价键金属晶体金属键氢键
15、晶体氢键2、原子间的排斥力主要是什么原因引起的?库仑斥力与泡利原理引起的3、离子晶体有哪些特点?为什么会有这些特点?答:离子晶体主要依靠吸引较强的静电库仑力而结合,其结构十分稳固,结合能的数量级约在800kJ/mol。结合的稳定性导致了导电性能差,熔点高,硬度高和膨胀系数小等特点。4、试述共价键定义,为什么共价键具有饱和性和方向性的特点?答:共价键是 化学键 的一种,两个或多个 原子 共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定和坚固的化学结构叫做共价键。当原子中的电子一旦配对后,便再不能再与第三个电子配对,因此当一个原子与其他原子结合时,能够形成共价键的数目有一个
16、最大值,这个最大值取决于它所含有的未配对的电子数。即由于共价晶体的配位数较低,所以共价键才有饱和性的特点。另一方面,当两个原子在结合成共价键时,电子云发生交叠,交叠越厉害,共价键结合就越稳固,因此在结合时,必定选取电子云交叠密度最大的方位,这就是共价键具有方向性的原因。5、金属晶体的特点是什么?为什么会有这些特点?一般金属晶体具有何种结构,最大配位数为多少?答:特点:良好的导电性和导热性,较好的延展性,硬度大,熔点高。金属性的结合方式导致了金属的共同特性。金属结合中的引力来自于正离子实与负电子气之间的库仑相互作用,而排斥力则有两个来源,由于金属性结合没有方向性要求的缘故,所以金属具有很大的塑性
17、,即延展性较好。金属晶体多采用立方密积(面心立方结构)或六角密积,配位数均为12;少数金属为体心立方结构,配位数为8。文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文
18、档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A
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20、档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A
21、9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文
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23、9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X8文档编码:CQ3J8W3C7C1 HH1A9Q3I4P3 ZX2Z9V5N5X86、简述产生范德瓦斯力的三个来源?为什么分子晶体是密堆积结构?答:来源:1、极性分子间的固有偶极矩产生的力称为Keesen 力;2、感应偶极矩产生的力称为Debye 力;3、非极性分子间的瞬时偶极矩产生的力称为London 力。由于范德瓦耳斯
24、力引起的吸引能与分子间的距离r 的 6 次方成反比,因此,只有当分子间的距离 r 很小时范德瓦耳斯力才能起作用。而分子晶体的排斥能与分子间的距离r 的 12 次方成反比,因此排斥能随分子间的距离增加而迅速减少。范德瓦耳斯力没有方向性,也不受感应电荷是否异同号的限制,因此,分子晶体的配位数越大越好。配位数越大,原子排列越密集,分子晶体的结合能就越大,分子晶体就越稳定,在自然界排列最密集的晶体结构为面心立方或六方密堆积结构。7、什麽叫氢键?试举出氢键晶体的例子答:氢原子同时与两个负电性较大,而原子半径较小的原子(O、F、N等)结合,构成氢键。如:水(H2O),冰,磷酸二氢钾(KH2PO40),脱氧
25、核糖酸(DNA)等。爱因斯坦模型(爱因斯坦对晶格振动采用了一个极简单的假设,即晶格中的各原子振动都是独立的,这样所有原子振动都有同一频率。)在低温下与实验存在偏差的根源是什么?答:按照爱因斯坦温度的定义,爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013Hz,属于光学支频率,但光学格波在低温时对热容的贡献非常小,低温下对热容贡献大的主要是长声学格波,也就是说爱因斯坦没考虑声学波对热容的贡献是爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源。在低温的 德拜模型 德拜模型只考虑弹性波对热容的贡献 符合很好,原因是什么?答:在甚低温下,不仅光学波得不到激发,而且声子能量较大的短声学格波也未被激发,得到激发的只是声子能量
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