高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答案
高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答
案
一、选择题（每题2分，共40分）
1. 下列哪种材料是典型的固体？
A. 水
B. 空气
C. 玻璃
D. 油
2. 表征物质导电性质的关键因素是：
A. 导热系数
B. 形变
C. 导电子数
D. 电阻率
3. 相互作用力程远大于它的大小尺度的物质状态是：
A. 液体
B. 气体
C. 等离子体
D. 固体
4. 根据原子内部粒子组织排列方式的不同，将固体分为晶体和非晶态，以下哪种属于非晶态？
A. 钻石
B. 石英
C. 玻璃
D. 铜
5. 材料的抗拉强度指的是：
A. 材料在拉伸过程中发生断裂的能力
B. 材料的硬度
C. 材料的耐磨性
D. 材料的延展性
（以下为第6题至第40题的选项省略）
二、填空题（每题3分，共30分）
1. 固体的最基本由原子、分子或离子组成的单位结构叫作
_____________。
2. 点阵是固体晶体结构中原子、离子或分子的_____________组成的排列方式。
3. 若一堆物体在某种温度下开始熔化，则该温度即为该物质的
_____________点。
4. 固体由于结构的紧密性，其密度通常较_____________。
5. 金属中导电电子为材料的_____________。
6. 非晶态材料的特点是_____________无规律的原子组织结构。
（以下为第7题至第30题的空格省略）
三、问答题（共30分）
1. 简述固体物理学研究的基本内容和意义。
解答：
固体物理学研究的基本内容主要包括固体材料的结构、性质和应用等方面。它通过研究固体的微观结构和宏观性质，探索物质内部的相互作用和运动规律，从而深入了解固体物质的特性和行为。
固体物理学的研究对于提高材料的功能和性能具有重要意义。通过深入研究固体的结构和性质，我们可以开发出更好的材料，改善材料的导电、导热、机械强度等性能，为社会发展和工业生产提供重要支
持。同时，固体物理学的研究还能够为其他领域的科学研究提供基础
和支撑，如电子学、光学、磁学等。
2. 什么是晶体的点阵？
解答：
晶体的点阵是指晶体中原子、分子或离子的三维排列方式。它描述
了晶体内部粒子组织的周期性规律性。点阵是晶体特有的结构，不同
材料的点阵形式各异，决定了晶体的物理性质。
3. 请简述非晶态的特点和应用领域。
解答：
非晶态是一种没有长程有序的固态物质结构。其特点是没有规则的
原子、离子或分子的排列方式，具有较低的密度和较高的软化温度。
非晶态材料还具有良好的韧性和可塑性，且易于制备和加工。
由于其特殊的结构和性质，非晶态材料在许多领域中得到广泛应用。例如，非晶态金属的弹性变形能够吸收冲击，广泛应用于制作安全玻璃、汽车碰撞件等需要抗冲击性能的产品。非晶态合金具有优异的磁
性能，可应用于电磁传感器、磁性存储等领域。非晶态材料还在光学、新能源、储能材料等方面具有潜在的应用前景。
（以下为第4题至第10题的回答省略）
答案解析：
选择题答案：1. C；2. D；3. D；4. C；5. A；
（以下为第6题至第40题的答案省略）
填空题答案：1. 晶胞；2. 重复单元；3. 熔点；4. 大；5. 价电子；6. 无定型
（以下为第7题至第30题的答案省略）
问答题答案：1. 固体物理学的基本内容包括固体材料的结构、性质和应用等方面，其意义在于提高材料的功能和性能，为其他科学研究提供基础和支撑；
2. 晶体的点阵是指晶体中原子、分子或离子的三维排列方式；
3. 非晶态材料的特点包括无规则的原子排列、较低的密度和较高的软化温度，应用领域包括安全玻璃、汽车碰撞件、电磁传感器等。
（以下为第4题至第10题的答案解析省略）
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高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答案
高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答 案 一、选择题（每题2分，共40分） 1. 下列哪种材料是典型的固体？ A. 水 B. 空气 C. 玻璃 D. 油 2. 表征物质导电性质的关键因素是： A. 导热系数 B. 形变 C. 导电子数 D. 电阻率 3. 相互作用力程远大于它的大小尺度的物质状态是： A. 液体 B. 气体 C. 等离子体 D. 固体 4. 根据原子内部粒子组织排列方式的不同，将固体分为晶体和非晶态，以下哪种属于非晶态？ A. 钻石 B. 石英 C. 玻璃 D. 铜 5. 材料的抗拉强度指的是： A. 材料在拉伸过程中发生断裂的能力 B. 材料的硬度 C. 材料的耐磨性 D. 材料的延展性 （以下为第6题至第40题的选项省略） 二、填空题（每题3分，共30分）
1. 固体的最基本由原子、分子或离子组成的单位结构叫作 _____________。 2. 点阵是固体晶体结构中原子、离子或分子的_____________组成的排列方式。 3. 若一堆物体在某种温度下开始熔化，则该温度即为该物质的 _____________点。 4. 固体由于结构的紧密性，其密度通常较_____________。 5. 金属中导电电子为材料的_____________。 6. 非晶态材料的特点是_____________无规律的原子组织结构。 （以下为第7题至第30题的空格省略） 三、问答题（共30分） 1. 简述固体物理学研究的基本内容和意义。 解答： 固体物理学研究的基本内容主要包括固体材料的结构、性质和应用等方面。它通过研究固体的微观结构和宏观性质，探索物质内部的相互作用和运动规律，从而深入了解固体物质的特性和行为。 固体物理学的研究对于提高材料的功能和性能具有重要意义。通过深入研究固体的结构和性质，我们可以开发出更好的材料，改善材料的导电、导热、机械强度等性能，为社会发展和工业生产提供重要支
固体物理学_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
固体物理学_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年 1.金属晶体在温度升高时，费米能级如何变化？ 参考答案: 降低 2.一维晶体，在德拜近似下计算晶格振动对比热的贡献，低温极限比热和温度 的几次方成正比？ 参考答案: 一次方 3.单层MoS2晶体，Mo原子层组成二维六角结构，原胞和基元？【图片】 参考答案: 简单六角，一个Mo原子和两个S原子 4.关于晶格比热的爱因斯坦模型，那个说法是错误？ 参考答案: 爱因斯坦模型适用于讨论长波声学声子对比热的贡献 5.在面心立方晶格的每一个格点上放一个C60分子，可以形成面心立方的 C60 晶体，每一个原胞、单胞中的碳原子数分别为多少？ 参考答案: 60，240
6.晶格常数为a的一维周期势场中，电子的波函数为【图片】，求电子在这 个态的简约（第一布里渊区）波矢为 参考答案: 7.关于导体、绝缘体、半导体能带的特点，以下说法错误的是？ 参考答案: 能带是不满带，和电场同方向上运动的电子较多，因此产生电流。 8.对于三维简单立方晶体，第一布里渊区顶点上的自由电子动能比该区侧面面 心处的自由电子动能大几倍？ 参考答案: 3 9.离子晶体的结合能为【图片】，排斥能与库仑能的比值为 参考答案: 1/n 10.声子是玻色子，遵从玻色统计【图片】，温度一定，一维双原子晶体中，一 种光学波的声子数目多，还是一种声学波声子的数目多？ 参考答案: 声学声子 11.金刚石结构的Si晶体，已知相邻硅原子距离（Si的键长）为2.4Å，计算硅 单胞的晶格常数。
5.54 Å 12.考虑了能带论的近自由电子近似以后，以下说法错误的是？ 参考答案: 三维的正二价金属恰好能把价带以下的能带（包括价带）全部填满 13.立方晶体{110}所代表的等效晶面有多少个(不考虑晶体的外表面)？ 参考答案: 6 14.立方晶系的晶体<110>所代表的等效晶向有多少个？ 参考答案: 12 15.立方晶系的晶体<100>所代表的等效晶向有多少个？ 参考答案: 6 16.如下图的二维晶格，判断1、2、3、4那些是原胞？【图片】 参考答案: 平行四边形1，2，3是原胞 17.单层石墨烯晶体属于何种晶系？一个原胞包含几个C原子？
固体物理学(期末测试)
2020年《固体物理学》期末测试 一. 名词解释（每题5分，共计30分） (1).维格纳-赛茨原胞 答：它是一个阵点与最近邻阵点(有时也包括次近邻)的连线中垂面所围成的多面体,其中只包含一个阵点；对于晶体，一个原胞只包含一个基元。 (2).配位数 答：晶体中一个原子的最近邻原子数目称为配位数．配位数的大小描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配位数越大。 (3).倒格子 答：晶体的布拉伐点阵由三个原胞基矢1a 、2a 、3a 来描述．由原胞基矢 1a 、2a 、3a 定义三个新矢量 3212a a b ?Ω =π 1322a a b ?Ω =π 2132a a b ?Ω =π 称为倒格子基矢。
(4).态密度 答：“态密度是固体物理中的重要概念，即能量介于E～E+△E之间的量子态数目△Z与能量差△E之比，即单位频率间隔之内的模数。N-E关系反映出固体中电子能态的结构，固体中的性质如电子比热，顺磁磁化率等与之关系密切。在技术上，可利用X射线发射光谱方法测定态密度。” (5).能带 答：“在形成分子时，原子轨道构成具有分立能级的分子轨道。晶体是由大量的原子有序堆积而成的。由原子轨道所构成的分子轨道的数量非常之大，以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是准连续的，即形成了能带。”(6).布洛赫定理（Bloch theorem） 当势场具有晶格周期性时，其中的粒子所满足的波动方程的解ψ存在性质： 这一结论称为布洛赫定理（Bloch's theorem），其中为晶格周期矢量。可以看出，具有上式性质的波函数可以写成布洛赫函数的形式。
二．简答题（每题10分，共计70分） 1.什么是晶体？试简要说明晶体的基本性质。 答：晶体：晶态的结构特点是组成粒子在空间的排列具有周期性，表现为既有是长程取向有序又有平移对称性，这是一种高度长程有序的结构； 晶体的基本特性： （1）长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。 （2）均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 （3）各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。 （4）对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 （5）自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。 （6）解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。 （7）最小内能:成型晶体内能最小。 （8）晶面角守恒:属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。
固体物理考题及答案一
一、选择题（共30分，每题3分） 目的:考核基本知识。 1、晶格常数为的面心立方晶格，原胞体积等于 D 。 A. B. C. D. 2、体心立方密集的致密度是 C 。 A. 0.76 B. 0.74 C. 0.68 D. 0.62 3、描述晶体宏观对称性的基本对称元素有 A 。 A. 8个 B. 48个 C.230个 D.320个 4、晶格常数为的一维双原子链，倒格子基矢的大小为 D 。 A. B. C. D. 5、晶格常数为a的简立方晶格的(110)面间距为 A 。 A. a B. 3 a a D. 5 a C. 4 6、晶格振动的能量量子称为 C A. 极化子 B. 激子 C. 声子 D. 光子 7、由N个原胞组成的简单晶体，不考虑能带交叠，则每个s能带可容纳的电子 数为 C 。 A. N/2 B. N C. 2N D. 4N 8、三维自由电子的能态密度，与能量的关系是正比于 C 。 A. B. C. D. 9、某种晶体的费米能决定于 A. 晶体的体积 B.晶体中的总电子数 C.晶体中的电子浓度 D. 晶体的形状 10、电子有效质量的实验研究方法是 C 。 A. X射线衍射 B.中子非弹性散射 C.回旋共振 D.霍耳效应 二、简答题（共20分，每小题5分）
1、波矢空间与倒易空间有何关系? 为什么说波矢空间内的状态点是准连续的? 波矢空间与倒格空间处于统一空间, 倒格空间的基矢分别为, 而波矢空间的基矢分别为, N1、N2、N3分别是沿正格子基矢方向晶体的原胞数目. 倒格空间中一个倒格点对应的体积为 , 波矢空间中一个波矢点对应的体积为 , 即波矢空间中一个波矢点对应的体积, 是倒格空间中一个倒格点对应的体积的1/N. 由于N 是晶体的原胞数目，数目巨大，所以一个波矢点对应的体积与一个倒格点对应的体积相比是极其微小的。 也就是说，波矢点在倒格空间看是极其稠密的。因此, 在波矢空间内作求和处理时，可把波矢空间内的状态点看成是准连续的。 2、简述处理固体比热的德拜模型的基本出发点和主要结论。 目的:考核对晶格热容量子理论的掌握。 答案：德拜把晶格当作弹性介质来处理，晶格振动采取格波的形式，它们的频率值是不完全相同的而频率有一个分布。同时，他假设频率大于某一个频率 m ω的短波实际上是不存在的，m ω是格波振动频率的上限。固体比热由德拜模 型的结果，在高温时满足杜隆-珀替定律，在低温时满足于V C 与3T 成正比，这恰是德拜定律。 （6分） 3、为什么说原胞中电子数目若为奇数，相应的晶体具有金属导电性 目的:考核电子在能带中的填充及固体的分类。 答案: 一条能带允许有2倍原胞数目的电子占据，原胞中电子的数目为奇数必有未填满的能带，有被部分填充的能带结构的晶体具有导电性。 4、什么是回旋共振?它有什么用途？ 321 b b b 、、 32N N / / /321b b b 、、1N 321 a a a 、、*321) (Ω=⨯⋅b b b N N b N b N b * 332211)(Ω=⨯⋅
大学固体物理考试题与答案参考
固体物理练习题 1.晶体结构中，面心立方的配位数为12。 2.空间点阵学说认为晶体内部微观结构可以看成是由一些相同的点子在三维空间作 周期性无限分布。 3.最常见的两种原胞是固体物理学原胞、结晶学原胞。 4.声子是格波的能量量子，其能量为?ωq，准动量为?q。 5.倒格子基矢与正格子基矢满足正交归一关系。 6.玻恩-卡曼边界条件表明描述有限晶体振动状态的波矢只能取分立的值， 即只能取2的整数倍。 Na 7.晶体的点缺陷类型有热缺陷、填隙原子、杂质原子、色心。 8.索末菲的量子自由电子气模型的四个基本假设是自由电子近似、独立电子近似、无 碰撞假设、自由电子费米气体假设。 9.根据爱因斯坦模型，当T→0时，晶格热容量以指数的形式趋于零。 10.晶体结合类型有离子结合、共价结合、金属结合、分子结合、氢键结合。 11.在绝对零度时，自由电子基态的平均能量为 3 5 0 E。F C V ,m 3 2 nk B 12.金属电子的摩尔定容热容为 。 a 1 a 2 a 3 a 2 a 2 a 2 ( j (i (i k k j ) ) ) 13.按照惯例，面心立方原胞的基矢为 ，体 心立方原胞基矢为a 1 a 2 a 3 a 2 (i a (i 2 a (i j j j k) k) k) 。
2 14.对晶格常数为a的简单立方晶体,与正格矢Rai?2a?j2a k?正交的倒格子晶面族的面 2 指数为122,其面间距为3a 。
15.根据晶胞基矢之间的夹角、长度关系可将晶体分为7大晶系，对应的只有14种布拉伐格子。 16.按几何构型分类，晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷、微缺陷。 17.由同种原子组成的二维密排晶体，每个原子周围有6个最近邻原子。 18.低温下金属的总摩尔定容热容为 3 C V,TbT。 m 19.中子非弹性散射是确定晶格振动谱最有效的实验方法。 1.固体呈现宏观弹性的微观本质是什么？ 原子间存在相互作用力。 2.简述倒格子的性质。 P29~30 3.根据量子理论简述电子对比热的贡献，写出表达式，并说明为什么在高温时可以不考虑电子对比热的贡献而在低温时必须考虑？ 4.线缺陷对晶体的性质有何影响？举例说明。 P169 5.简述基本术语基元、格点、布拉菲格子。 基元：P9组成晶体的最小基本单元，整个晶体可以看成是基元的周期性重复排列构成。 格点：P9将基元抽象成一个代表点，该代表点位于各基元中等价的位置。 布拉菲格子：格点在空间周期性重复排列所构成的阵列。 6.为什么许多金属为密积结构? 答：金属结合中,受到最小能量原理的约束，要求原子实与共有电子电子云间的库仑能要尽可能的低(绝对值尽可能的大)。原子实越紧凑，原子实与共有电子电子云靠得就越紧密，库仑能就越低。所以，许多金属的结构为密积结构。
固体物理期末3套试题 (2)
1． Si 晶体是复式格子，由两个面心立方结构的子晶格沿体对角线位移1/4 套构而成；其固体物理学原胞包含8个原子，其固体物理学原胞基矢可表示 )(21k j a a +=，)(22k i a a +=, )(23j i a a +=。假设其结晶学原胞的体积为a 3，则其固 体物理学原胞体积为341a 。 2． 由完全相同的一种原子构成的格子，每个格点周围环境相同称为布拉菲格子； 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，但它与原子间的相互作用势能的绝对值相比小很多，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。 3.什么是热缺陷？简述肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷的特点。 答：在点缺陷中，有一类点缺陷，其产生和平衡浓度都与温度有关，这一类点缺陷
称为热缺陷，热缺陷总是在不断地产生和复合，在一定地温度下热缺陷具有一定地平衡浓度。肖特基缺陷是晶体内部格点上的原子（或离子）通过接力运动到表面格点的位置后在晶体内留下空位；弗仑克尔缺陷是格点上的原子移到格点的间隙位置 形成间隙原子，同时在原来的格点位置留下空位，二者成对出现。 4.简述空穴的概念及其性质. 答：对于状态K 空着的近满带，其总电流就如同一个具有正电荷e 的粒子，以空状态K 的电子速度所产生的，这个空的状态称为空穴；空穴具有正有效质量，位于满 5.根据可以 答：在相 容原理，对 在高温三次方趋电子 的面心立方晶格，原胞体积 A. 、描述晶体宏观对称性的基本对称元素有 A A. 8个 B. 48个 C.230个 D.320个 4、晶格常数为的一维双原子链，倒格子基矢的大小为 D 。 A. B. C. D. 5、晶格常数为a 的简立方晶格的(110)面间距为 A 。 A. a B. 3a C. 4a D. 5a 6、晶格振动的能量量子称为 C
固体物理期末复习题目及答案
第一章 晶体结构 1、把等体积的硬球堆成下列结构，求球可能占据的最大体积和总体积之比。 （1）简立方 （2）体心立方 （3）面心立方（4）金刚石 解：（1）、简立方，晶胞内含有一个原子n=1，原子球半径为R ，立方晶格的顶点原子球相切，立方边长a=2R,体积为()3 2R ， 所以 ()33 344330.526 2n R R K V R πππ⋅==== （2）、体心立方晶胞内含有2个原子n=2，原子球半径为R ，晶胞边长为a ，立方晶格的体对角线原子球相切，体对角线长为4个原子半径，所以43 a R = 33 3 44 23330.68843n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫ ⎪⎝⎭ （3）、面心立方晶胞内含有4个原子n=4，晶胞的面对角线原子球相切，面对角线长度为4个原子半径，立方体边长为a,所以4 2 a R = 33 3 4442330.74642n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫ ⎪⎝⎭ (4)、金刚石在单位晶格中含有8个原子，碳原子最近邻长度2R 为体对角线 1 4 长，体对角线为83R a = 33 3 4483330.341683n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫ ⎪⎝⎭ 2、证明面心立方和体心立方互为倒格子。 09级微电子学专业《固体物理》期末考复习题目 至诚 学院 信息工程 系 微电子学 专业 姓名： 陈长彬 学号： 210991803
3、证明：倒格子原胞体积为 ()3 * 2 c v v π =，其中v c为正格子原胞的体积。
4、证明正格子晶面 与倒格矢 正交。 5能写出任一晶列的密勒指数，也能反过来根据密勒指数画出晶列；能写出任一晶面的晶面指数，也能反过来根据晶面指数画出晶面。 见课件例题 以下作参考： 15.如图1.36所示，试求： （1） 晶列ED ，FD 和OF 的晶列指数； （2） 晶面AGK ,FGIH 和MNLK 的密勒指数； （3） 画出晶面（120），（131）。 密勒指数：以晶胞基矢定义的互质整数( )。 [截a,b,c.] 晶面指数：以原胞基矢定义的互质整数( )。 [截a1, a2, a3.] 注意： a) 互质整数所定义的晶面不一定代表最近原点的晶面； b) 所有等价的晶面(001)以{001}表示； c) 晶面不一定垂直于晶向(其中li=hi)；仅对具有立方对称性的晶体， 才垂直于晶向； d) 对理想布喇菲格子，晶面的两面是等价的，故有=，但对复式格子的实际晶体，这是不成立的。如 AsGa 的（111）面与不等价，前者为As 面而后者为Ga 面；它们在许多物理、化学性质上都不一样，如腐蚀速度，生长速度等就不一样。 a x y z A B D C G F E O I H y x A a K O G L N M z 图1.36 解：（1）根据晶列指数的定义易求得晶列ED 的晶列指数为[111]，晶列FD 的晶列指数为[110]，晶列OF 的晶列指数为[011]。 （2）根据晶面密勒指数的定义 晶面AGK 在x ，y 和z 三个坐标轴上的截距依次为1，-1和1，则其倒数之比为1:1:11 1 :11:11=-，故该晶面的密勒指数为（111）。 () 321h h h 332211b h b h b h K h ++=
大学固体物理考试题及答案参考
固体物理练习题 1。晶体结构中，面心立方的配位数为 12 。 2。空间点阵学说认为晶体内部微观结构可以看成是由一些相同的点子在三维空间作周期性无限分布。 3.最常见的两种原胞是固体物理学原胞、结晶学原胞 . 4。声子是格波的能量量子，其能量为ħωq，准动量为ħq。 5.倒格子基矢与正格子基矢满足正交归一关系。 6。玻恩-卡曼边界条件表明描述有限晶体振动状态的波矢只能取分立的值 , 即只能取的整数倍. 7。晶体的点缺陷类型有热缺陷、填隙原子、杂质原子、色心。 8.索末菲的量子自由电子气模型的四个基本假设是自由电子近似、独立电子近似、无碰撞假设、自由电子费米气体假设。 9.根据爱因斯坦模型，当T→0时，晶格热容量以指数的形式趋于零. 10.晶体结合类型有离子结合、共价结合、金属结合、分子结合、氢键结合。 11.在绝对零度时，自由电子基态的平均能量为。 12.金属电子的摩尔定容热容为 . 13.按照惯例，面心立方原胞的基矢为 ,体心立方原胞基矢 为 . 14 。对晶格常数为a的简单立方晶体,与正格矢正交的倒格子晶面族的面指数为 122 , 其 面间距为 . 15.根据晶胞基矢之间的夹角、长度关系可将晶体分为7大晶系，对应的只有14种 布拉伐格子. 16。按几何构型分类，晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷、微缺陷。 17.由同种原子组成的二维密排晶体，每个原子周围有 6 个最近邻原子. 18.低温下金属的总摩尔定容热容为。 19。中子非弹性散射是确定晶格振动谱最有效的实验方法。 1。固体呈现宏观弹性的微观本质是什么？ 原子间存在相互作用力。 2.简述倒格子的性质。
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1.初基原胞一个晶格最小的周期性单兀实际上是体积最小的晶胞 2.惯用原胞能同时反映晶体周期性与对称特性的重复单元 3.晶面通过布拉菲格子的任意三个不共线的格子可做一平面该平面包含无数多个周期性分布的格点。 4.晶向指数晶向再三个坐标轴上投影的互质整数代表了一簇晶列的取向 5.晶面指数是晶面在3个结晶轴上的截距系数的倒数比当化为最简单的整数比后所得出的3个整数 6.螺型位错一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移原子平面沿着一根轴线盘旋上升每绕轴线一周原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错 7.刃型位错由于某种原因晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面这种线缺陷称为刃型位错 8.弗伦克尔缺陷弗伦克尔缺陷是指原子离开其平衡位置而进入附近的间隙位置在原来的位置上留下空位所形成的缺陷。其特点是填隙原子与空位总是成对出现 9.肖特基缺陷由于晶体表面附近的原子热运动到表面在原来的原子位置留出空位然后内部邻近的原子再进入这个空位这样逐步进行而造成的缺陷。 10.电负性定义；电负性是兀素的原子在化合物中吸引电子能力的标度 11.扩散（系数）与哪些因素有关 a.扩散介质结构的影响扩散介质结构越紧密扩散越困难b,扩散相与扩散介质的性质差异一般说来扩散相与扩散介质性质差异越大，扩散系数也越大。c.结构缺陷的影响在金属材料和离子晶体中原子或离子在晶界上扩散远比在晶粒内部扩散的快d.温度与杂质的影响 12.光电效应在光的照射下，电路中产生电流和电流变化的现象。 13.晶体传统定义：有固定的熔点，有规则的几何外形的固体； 严格定义：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，或者说具有格子构造的固体； 14.非晶体传统定义：没有固定的熔点，没有规则的几何外形的固体； 严格定义：不具有长程有序，但具有短程有序的固体； 15.长程有序 晶体内部至少在微米量级范围内原子排列具有周期性，就称为晶体的长程有序。 16.晶带：如果晶棱互相平行，对应的晶面的组合称为晶带。 带轴：互相平行的晶棱的共同方向，称为该晶带的带轴。不同的带轴具有不同的物理性质，体现为晶体的各向异性。 17.解理性 晶体具有容易沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解理性。相应的晶面称为解理面■。 18.晶体的对称性 晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性质在不同的方向上有规律地重复出现，称为晶体的对称性。 19.结点：空间点阵中的点子代表了结构中相同的位置，称为结点。 基元：当晶体由多种原子组成时，通常把由这几种原子构成晶体的基本结构单兀称为基元 20.晶格：通过点阵中的结点可以作许多平行的直线族和平行的晶面族，使点阵形成三维网格，这些将结点全部包括在其中的网格称为晶格。 21.怎样判断原胞和晶胞？ 原胞的特点是最小的重复单元；只含有一个结点；结点只在顶角；反映晶格的周期性晶胞的特点；不一定是最小重复单兀；可以含有多个结点；结点不仅在重复单兀的顶角上，还可以在面
固体物理期末考试试卷
固体物理期末考试试卷 f)固体物理期末考试试题 物理系——年级班课程名称：固体物理共1页学号：姓名: 填空（20分，每:题2分） 1，对晶格帝数为?的SC晶体,与正格矢R=ai+2aj+2亦正交的倒格子品面践的面指数为（）,其面间距为（）. 2典型离子晶体的体积为V,最近邻西离子的距离为京晶体的格波数目为（）,长光学波的（）波会引起离子晶体宏观上的极化， 3. 金刚石晶体的结合类型是典型的（）晶体，它有 （）支格波. 4. 当电子道受到某一品面族的强烈反射时，电子平行于档面族的?平均 速 度（：）零，电子波矢的末端处在（）边界上. 3.西却不同金属接触后，费米能级高的带（）电. 对导噌有贡献 的是（）的电子. 二.（泻分） 1. 证明立方晶系的晶列［冲］与晶而族W）正交. 2. 设品格常数为?,求立方晶系密勒指数为W的晶面族的面间即. 三（潟分） 设质量为r的同种顷子纽成的一维双原子分子链，分子内部的力系数为■，分子间相邻原子的力系数为反，分子的两原子的间距为d晶格常数为e 1. 列出原子运动方程一 2. 求出格波的振功谱 四.（30分） 对于晶格常数为?的SC晶体 1. 以紧束缚近似求非筒并s态电了的能带. 2. 画出第一4渊区［”0］方向的能带曲线,求出带宽,
3. 当电子的波矢?时，求导致电了产生布拉格反射的出湎.族的ifli 指数. （试逐而答卷上交） 填空（20分■每题2分） 1. 对晶格常数为“的SC晶体■与正格矢R瑚翎林正交的倒格子晶面族 2-T 的血指数为（122 ）,其面间距为（元）. 2. 典型离子跚体的体枳为K最近邻阳离了的距离为R,晶体的格波数3V 目为（卞）,长光学波的《纵）波会引起离子晶体宏观上的极化. 3. 金刚石品体的结合类型是典型的（共价结合）晶体，它有（6 ）支格波. L当电子遭受到某一晶仙破的强烈反射时，电子平行于晶血族的平均速度（不为）零，电子波矢的末端处在（布里渊区）边界上. 5. 两种不同金属接触后，黄米能皱高的带（正）电.对导电有贡献的是（费米面附近）的电子. 二.（25 分） 普1.设d为晶面族（”如）的面间即为."为单位法矢瓦根据晶而族的定义, 晶面族姻）将《、b、C分别曲为可、1圳1等价，即二b cos （』，〃）二“cos （力，〃） 二kd, c ? n = c cos （c , n ） = ^-COs （c t n） =f d , 于是有' ' h- . k- , I- 〃w ai+ a J ± a k d_ =a （h i 十k j H k）.（]）其中,i、i、△分别为平行于e、』三个登标袖的单位矢垃.而晶列陋的方向矢匿为 K -= ha i j la k
2021固体物理复习题及答案
2021固体物理复习题及答案 固体物理卷（a） 第一部分：术语解释（每个子主题5分，共40分） 1.原胞：在完整晶体中，晶格在空间的三个方向上都具有一定的周期对称性，这样可 以取一个以结点为顶点，边长等于这三个方向上的周期的平行六面体作为最小的重复单元，来概括晶格的特征，这样的重复单元称为初基原胞或简称原胞。 2.晶面指数：晶面方向可由晶面上任意三个非共线点确定。如果这三个点位于不同的 晶轴上，可以通过用晶格常数A1、A2和A3表示这些点的坐标来校准由它们确定的晶面。 具有相同比率的最小整数称为晶面指数 3.布拉格定律：假设入射波从晶体中的平行原子平面作镜面反射，每个平面反射很少 一部分辐射，就像一个轻微镀银的镜子一样。在这种类似镜子的镜面反射中，其反射角等 于入射角。当来自平行原子平面的反射发生相长干涉时，就得出衍射束。考虑间距为d的 平行晶面，入射辐射线位于纸面平面内。相邻平行晶面反射的射线行程差是2dsinx，式中从镜面开始量度。当行程差是波长的整数倍时，来自相继平面的辐射就发生了相长干涉。 这就是布拉格定律。布拉格定律用公式表达为：2dsinx=n*λ(d为平行原子平面的间距， λ为入射波波长，x为入射光与晶面之夹角)，布拉格定律的成立条件是波长小于等于2d。布拉格定律是晶格周期性的直接结果。 4.简要描述三维空间中晶体系统的类型以及包含的晶格类型 三斜1，单斜2，正交4，四角2，立方3，三角1，六角1。 5.布里渊区：在固体物理学中，第一个布里渊区是动量空间中晶体倒易晶格的原胞。 在固体的能带理论中，各种电子态是根据它们的波矢来分类的。在波向量空间中以一个倒 数阵点为原点，求出所有倒数阵向量的垂直平分线。这些表面波矢量空间被划分为一系列 区域：由一组离原点最近的平面包围的闭合区域称为第一布里渊区域；每个布里渊区的体 积相等，等于倒易晶格的单元体积。周期结构中的所有波 布里渊区界面上产生布喇格反射,对于电子德布罗意波,这一反射可能使电子能量在布 里渊区界面上（即倒易点阵矢量的中垂面）产生不连续变化。根据这一特点,1930年l.-n.布里渊首先提出用倒易点阵矢量的中垂面来划分波矢空间的区域，从此被称为布里渊区。 6.惰性气体晶体：由惰性气体形成的晶体是最简单的晶体。其晶体原子的电子分布与 自由原子的电子分布非常接近。在晶体中，这些惰性气体原子尽可能紧密地堆积在一起。 惰性气体原子有一个封闭的电子壳层，电荷分布是对称的。 7.德拜模型：德拜模型是德拜提出的计算固体热容的原子振动模型。1912年，德拜改进了爱因斯坦模型，考虑热容应是原子的各种频率振动贡献的总和，得到了同实验结果符
大学固体物理考试题及答案参考
固体物理训练题之阳早格格创做 1.晶体结构中，里心坐圆的配位数为 12 . 晶体里里微瞅结构不妨瞅成是由一些相共的面子正在三维空间做周期性无限分集 . 固体物理教本胞、结晶教本胞 . 格波的能量量子 ，其能量为 ħωq ，准动量为 ħq . 正接归一闭系 . 分坐的值 ， 即只可与 Na 的整数倍. 7.晶体的面缺陷典型有 热缺陷、挖隙本子、纯量本子、色心 . 自由电子近似、独力电子近似、无碰碰假设、自由电子费米气体假设 . 9.根据爱果斯坦模型，当T→0时，晶格热容量以 指数 的形式趋于整. 10.晶体分离典型有 离子分离、共价分离、金属分离、分子分离、氢键分离 . 11.正在千万于整度时，自由电子基态的仄稳能量为 0F 5 3E . 摩我定容热容为 B m ,23nk C V = .
13.依照惯例，里心坐圆本胞的基矢为 ⎪⎪⎪⎩ ⎪⎪⎪⎨⎧+=+=+=)(2)(2) (2321j i a a k i a a k j a a ，体心坐圆本胞基矢为 ⎪⎪⎪⎩ ⎪⎪⎪⎨⎧-+=+-=++-=)(2)(2) (2321k j i a a k j i a a k j i a a . 14 .对于晶格常数为a 的简朴坐圆晶体,与正格矢k a j a i a R ˆˆ ˆ22++=正接的倒格子晶里族的里指数为 122 , 其里间距为 a 32π . 15.根据晶胞基矢之间的夹角、少度闭系可将晶体分为 7大晶系 ，对于应的惟有14种 布推伐格子. 16.按几许构型分类，晶体缺陷可分为 面缺陷、线缺陷、里缺陷、体缺陷、微缺陷 . 17. 由共种本子组成的二维稀排晶体，每个本子周围有 6 个迩来邻本子. 18.矮温下金属的总摩我定容热容为 3m ,bT T C V +=γ . 19. 中子非弹性集射 是决定晶格振荡谱最灵验的真验要领. 1.固体浮现宏瞅弹性的微瞅真量是什么？ 本子间存留相互效率力. 2.简述倒格子的本量. P29~30 3. 根据量子表里简述电子对于比热的孝敬，写出表白式，并道明为什么正在下温时不妨不思量电子对于比热的孝敬而正在矮温时必须思
固体物理期末试卷及参考解答
固体物理期末试卷及参考解答 (总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
课程编号： 课程名称： 固体物理 试卷类型： 、 卷 卷 考试时间： 120 分 钟 1．什么是晶面指数什么是方向指数它们有何联系 2．请写出布拉格衍射条件，并写出用波矢和倒格矢表示的衍射条件。 3. 为什么组成晶体的粒子（分子、原子或离子）间的相互作用力除吸引力还要 有排斥力排斥力的来源是什么 4．写出马德隆常数的定义，并计算一维符号交替变化的无限长离子线的马德隆 常数。 5．什么叫声子？长光学支格波与长声学支格波的本质上有何区别？ 6．温度降到很低时。爱因斯坦模型与实验结果的偏差增大，但此时，德拜模型 却与实验结果符合的较好。试解释其原因。 7. 自由电子模型的基态费米能和激发态费米能的物理意义是什么费米能与那些 因素有关 8．什么是弱周期场近似按照弱周期场近似，禁带产生的原因是什么 9. 什么是本征载流子什么是杂质导电 10．什么是紧束缚近似按照紧束缚近似，禁带是如何产生的
二、计算题（本大题共5小题，每小题10分，共50分） 1. 考虑一在球形区域内密度均匀的自由电子气体，电子系统相对于等量均匀正电荷背景有一小的整体位移，证明在这一位移下系统是稳定的，并给出这一小振动问题的特征频率。 2. 如将布拉维格子的格点位置在直角坐标系中用一组数),,(321n n n 表示，证 明：对于面心立方格子，i n 的和为偶数。 3. 设一非简并半导体有抛物线型的导带极小，有效质量m m 1.0=*，当导带电子具有k T 300=的平均速度时，计算其能量、动量、波矢和德布罗意波长。 4. 对于原子间距为a ，由N 个原子组成的一维单原子链，在德拜近似下， （1）计算晶格振动频谱； （2）证明低温极限下，比热正比于温度T 。 5. 对原子间距为a 的由同种原子构成的二维密堆积结构， （1）画出前三个布里渊区； （2）求出每原子有一个自由电子时的费米波矢； （3）给出第一布里渊区内接圆的半径； （4）求出内接圆为费米圆时每原子的平均自由电子数； （5）平均每原子有两个自由电子时，在简约布里渊区中画出费米圆的图形。 固体物理B 卷 参考答案 一、简答题（本大题共10小题，每小题5分，共50分） 1．晶面指数：晶面在在坐标轴上的截距的倒数的最简整数比。 方向指数：垂直于晶面的矢量，晶面指数为（hkl ）,则方向指数为[hkl] 联系：方向[hkl]垂直于具有相同指数的晶面(hkl).
固体物理试卷及答案
0503固体物理（B ）参考答案 一.简答题（共60分） 1. 名词解释：（10分） 惯用元胞：体积是初基元胞的整数倍，它既反映了晶体的周期性也反映了晶体的对称性。 配位数：在晶体结构中，一个原子最近邻的原子数。 声子：声子是量子谐振子的能量量子 ω。声子的引入是反映格波能量量子化的需要，是格波粒子化 的体现。 密堆积：如果晶体由全同的一种粒子组成，而粒子被看成是小圆球，这些小圆球最紧密 的堆积状态。此时它有最大的配位数－－－12。 密堆积也可定义为：有最大配位数12的排列方式称为密堆积。 负电性：原子负电性是原子得失价电子能力的度量。负电性= 常数( 电离能＋亲和能)。负电性大的 原子易于获得电子，负电性小的原子易于失去电子。 2. 硅与金刚石是复式格子还是单式格子，各自的基元中包含多少原子？分别是什么原子？（5分） 均为复式格子 材料初级元胞中原子种类 的原子数 Si 2 Si 金刚石 2 C 3. 倒格子基矢的定义是什么？（5分） 定义：a b i j →→ ⋅＝2πδij 4. 在晶体的物相分析中，产生衍射极大的必要条件是什么2？（5分） 衍射矢量等于倒格矢，衍射三角形，劳尓方程，布拉格公式均可。 5. 共价键的定义和特点是什么？（5分） 定义：能把两个原子结合在一起的、为两个原子所共有的、自旋相反配对的电子结构。 特点：方向性、饱和性 6. 空穴是如何定义的？（6分） 答：近满带的情况下，引入的带有正电荷e 、正有效质量m h *，速度为υ→(k → )＝→∇K 1E(k →)的准粒子称为空穴。空穴的引入是对近满带大量电子的共同行为的等效描述。它使问题描述更简单明了。 7. Ge 是一种常见的半导体材料，当产生晶格振动时，会形成多少支格波，其中声学支和光学支格波各多少支？（6分） 格波支数＝3×2＝6（初基元胞内原子振动的自由度数）其中3支声学波，3 支光学波。 8. 晶格振动的Debye 模型在高温和低温下都与实验定律符合吗？为什么？（6分） 均符合。 德拜（Debye ）模型：晶体为各向同性连续弹性媒质。在极低温度下，激发的格波主要为低频声学长波，波长越长，把晶体视为连续线性媒质的近似越好。 高温时也趋于经典极限。
云南师范大学《固体物理学》期末试题A卷及答案
云南师范大学2013—2014学年上学期期末考试 固体物理 试卷 学院 物电 班级 专业 学号 姓名 考试方式： 开卷 考试时间： 120分钟 试卷类型：A 卷 一、证明晶面(111)，(211)和(120)属于同一晶带，并求出该晶带带轴方向的晶列指数。（10分） 解答： 1、若(111)，(211)和(120)属于同一晶带，则由它们构成的行列式的值必定为0， 而111 21101 2 -=，故晶面(111)，(211)和(120)属于同一晶带。…………4分 2、晶带中任意两晶面交线的方向即为带轴方向，故带轴方向晶列123[ ]l l l 的取值为： 11121 1 l -= =-； …………………………………………2分 211112 l = =； …………………………………………2分 31132 1 l -==。 …………………………………………2分
二、已知某晶体的基矢为： 1322a a a i j =+ ，2322 a a a i j =-+ ， 3a ck =，其中a ，c 是晶格常数 试求： 1、倒格子基矢和倒格子原胞体积；（10分） 2、晶面（210）的面间距；（5分） 3、若以前两个基矢构成二维晶格，试求其第一布里渊区的面积。（5分） 解答： 1、 正格晶胞的体积2 3123[]2 a a a a c Ω=⨯= ………………2分 倒格矢 2312[]23 ()3a a b i j a ππ⨯= =+Ω， ………………2分 3122[]23 ()3 a a b i j a ππ⨯= =-+Ω， ………………2分 1232[]2a a b c ππ ⨯= = Ω。 ………………2分 倒格原胞的体积为3312(2)[]b b b π* Ω=⨯==Ω………………2分 2、据倒格矢1222(3)h K b b i j a π =+= +与正格子的晶面族（210）正交，可得晶面（210）的面间距为 2102222 2h a d K a πππ=== ………………5分 3、若以1a ，2a 构成二维晶格，原胞为变成为a 的正三角形，正格原胞的面积为 21224S a a a =⋅=，相应的倒格原胞面积为 222 (2)3S S a π*== 依据第一布里渊区的面积S '与其倒格原胞的面积S *相等可知 222 (2)3S S S a π* '===。 ………………5分
大学固体物理试题及答案
·考试时间120 分钟 试题Array班级学号姓名 一、简答题（共65分） 1.名词解释：基元，空间点阵，复式格子，密堆积，负电性。（10分） 2.氯化钠与金刚石是复式格子还是单式格子，各自的基元中包含多少原子？分别是什么 原子？（6分） 3.在固体物理中为什么要引入“倒空间”的概念？（5分） 4.在晶体的物相分析中，为什么使用X光衍射而不使用红外光？（5分） 5.共价键的定义和特点是什么？（4分） 6.声子有哪些性质？（7分） 7.钛酸锶是一种常见的半导体材料，当产生晶格振动时，会形成多少支格波，其中声学 支和光学支格波各多少支？（5分） 8.晶格振动的Einsten模型在高温和低温下都与实验定律符合吗？为什么？（5分） 9.试画出自由电子和近自由电子的D～En关系图，并解释二者产生区别的原因。（8分） 10.费米能级E f的物理意义是什么？在绝缘体中费米能级处在导带、禁带、价带的哪个 中？两块晶体的费米能级本来不同，E f1≠E f2，当两块晶体紧密接触后，费米能级如何变化？（10分） 二、计算题（共35分） 1．铜靶发射λ=0.154nm的X射线入射铝单晶（面心立方结构），如铝（111）面一级布拉格反射角θº，试据此计算铝（111）面族的面间距d与铝的晶格常数a。（10分）2．图示为二维正三角形晶格，相邻原子间距为a。只计入最近邻相互作用，使用紧束缚近似计算其s能带E（k）、带中电子的速度v（k）以及能带极值附近的有效质量m*。（15 分） 提示：使用尤拉公式化简 3．用Debye模型计算一维单式晶格的热容。（10分）
参考答案 一、简答题（共65分） 1. （10分） 答：基元：组成晶体的最小结构单元。 空间点阵：为了概括晶体结构的周期性，不考虑基元的具体细节，用几何点把基元抽象成为一点，则晶体抽象成为空间点阵。 复式格子：晶体由几种原子组成，但各种原子在晶体中的排列方式都是相同的（均为B格子的排列），可以说每一种原子都形成一套布拉菲子格子，整个晶体可以看成是若干排列完全相同的子格子套构而成。 密堆积：如果晶体由全同的一种粒子组成，而粒子被看成是小圆球，这些小圆球最紧密的堆积状态，此时它有最大的配位数12。 负电性：原子的负电性是原子得失价电子能力的一种度量。其定义为：负电性＝常数（电离能＋亲和能）。 2. （6分） 答：氯化钠与金刚石是复式格子，各自的基元中各包含2个原子，氯化钠的基元中是Na和Cl原子，金刚石的基元中是2个处于不同环境的C原子。 3. （5分） 答：波的最主要的指标是波矢K，波矢K的方向就是波传播的方向，波矢的模值与波长成反比，波矢的量纲是1/m。讨论晶体与波的相互作用是固体物理的基本问题之一。一般情况下晶体的周期性、对称性等均在正空间描述，即在m的量纲中描述。为了便于讨论晶体与波的相互作用，必须把二者放到同一个空间，同一坐标系中来。我们的选择是把晶体变换到量纲是1/m的空间即倒空间来，即把正空间晶体“映射”到倒空间，所以需引入倒空间。 引入“倒空间”的概念后，可以将晶面族特征用一个矢量综合体现出来，矢量的方向代表晶面的法向，矢量的模值比例于晶面的面间距。用数学方法将晶体结构中不同位向的晶面族转化成了倒格子空间的倒格点，每个格点都表示了晶体中一族晶面的特征。 4. （5分） 答：由布拉格定律，产生X-射线衍射的衍射极大条件是：2dsinθ=nλ。由于红外光的波长比X-光长，如果使用红外波，不满足布拉格定律，不能产生衍射，所以在晶体的物相分析中，要使用X光衍射而不使用红外光。 5. （4分）