二维随机格点SU(2)×SU(2)自旋系统的Monte-Carlo模拟
群论第8章
能级简并(时间反演的结果). 实表示：Cn 的特征标为+1（ A 表示），-1（ B 表示）。 反演对称操作i 的特征标为 1（偶宇称，下标用 g ），-1（奇宇称，下标用u ）.
除Ci ，有 10 个点群具有反演操作i 对称，它们均可以表示为Ci 群与另一正 则转动群的直积：
对 n = 2,4,6 ，它包含一个反演操作 I (≡ C2σ h )。
Sn 群：有一个 n 度转动反演轴（ n = 4,6 ）； 对 n = 2,3的 S2 和 S3 ，一般用 Ci 和 C3h 符号；
Dn 群：有一个 n 度转动轴及 n 个与之垂直的二度轴（ n = 2,3,4,6 ）； Dnd 群： Dn 群加 4 n 个垂直对交镜面（ n = 2,3）镜面将二度轴角度平分。 Dnh 群： Dn 群加一个水平镜面（ n = 2,3,4,6 ）. n = 2,4,6 时， Dnh 包含反演操作。 除以上 27 个群外，还有Oh ， O ，Td ，Th 和T 群。
群 论 讲 稿----吴 长 勤
第八章 点群和空间群 (Point Groups and Space Groups)
§1 点群 (Point Groups)
点群：使系统（如分子）不变的对称操作的集合构成的群。（某点固定，空 间任何两点距离不变的有限群）
一般，几何对称操作有：
E : 恒等操作；
Cn ：转角 2π / n 的操作，转动轴称 n 度轴；
{ } C3v : {E}, C3,C32 , {σ1,σ 2 ,σ 3}; 三个共轭类。 { } { } C'3v : {E},{E}, C3,C32 , EC3, EC32 ,{σ1,σ 2 ,σ 3},{Eσ1, Eσ 2 , Eσ 3};
Matlab习题
习题 11. 执行下列指令，观察其运算结果, 理解其意义： (1) [1 2;3 4]+10-2i(2) [1 2; 3 4].*[0.1 0.2; 0.3 0.4] (3) [1 2; 3 4].\[20 10;9 2] (4) [1 2; 3 4].^2 (5) exp([1 2; 3 4]) (6)log([1 10 100]) (7)prod([1 2;3 4])(8)[a,b]=min([10 20;30 40]) (9)abs([1 2;3 4]-pi)(10) [1 2;3 4]>=[4,3;2 1](11)find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10])(12) [a,b]=find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10]) (提示：a 为行号，b 为列号) (13) all([1 2;3 4]>1) (14) any([1 2;3 4]>1) (15) linspace(3,4,5) (16) A=[1 2;3 4];A(:,2)2. 执行下列指令，观察其运算结果、变量类型和字节数，理解其意义： (1) clear; a=1,b=num2str(a),c=a>0, a= =b, a= =c, b= =c (2) clear; fun='abs(x)',x=-2,eval(fun),double(fun)3. 本金K 以每年n 次，每次p %的增值率(n 与p 的乘积为每年增值额的百分比)增加，当增加到rK 时所花费的时间为)01.01ln(ln p n rT +=(单位：年)用MA TLAB 表达式写出该公式并用下列数据计算：r =2, p =0.5, n =12.4．已知函数f (x )=x 4-2x 在(-2, 2)内有两个根。
取步长h =0.05, 通过计算函数值求得函数的最小值点和两个根的近似解。
热力学第二定律
第三章热力学第二定律前面，所学的热力学第一律，是以“能量守恒原理”为基础，建立了U和H两个热力学函数，通过对过程ΔU和ΔH的计算，解决了过程的热效应问题。
然而，在一定条件下，一过程能否自动进行，进行到什么程度，亦即，过程的方向和限度问题，第一定律无能为力，这恰恰是第二定律所要解决的问题。
人类经验表明：一切自然界的过程都是有方向性的。
大家都知道：自然界中存在朝一定方向自发进行的过程，例如：热自动从高温物体传向低温物体，直至两物体温度相等；气体自动地从高压区流向低压区，直至各处压力相同，相互接触的不同气体，总是自动的相互混合均匀；电流总是从高电流处流向低电流处直至各处电势相等：浓度不均匀的溶液，自动地变成浓度均匀一致。
等等，这些过程都是可以自动进行的，叫“自发过程”。
显然，一切自然界的过程都是有方向性及一定的进行限度。
从未发现哪一自发过程可自动恢复原状。
为什么自发过程的逆过程不能自动进行？这就是第二定律所要解决的中心问题—判断过程的方向和限度问题。
究竟什么因素决定自发过程的方向和限度？从表面上看，似乎不同的过程，有着不同的决定因素。
如，决定热传导方向和限度的是温度T；决定气体流动的是压力p；决定电流的是电势V；等等。
决定化学反应的是什么？这就要找出：决定一切自发过程方向和限度的共同因素，以此作为判断的共同根据。
寻找一切自发过程方向和限度的判据，这就要研究自发过程的共同特征，根据经验总结热功转化规律，找出反映自发过程本质特征的状态函数—S,以ΔS判断过程的方向和限度。
进而又S据判据在特殊条件下，推演出了A、G状态函数，从而，得到更方便更实用的判据ΔA、ΔG。
§3.1自发变化的共同特征—不可逆性前已述及，一切自发过程都是有方向性的，亦即，自发过程进行之后，系统不能自动恢复原状。
若要让其恢复原状，环境中有什么变化？若让环境也复原，需要什么条件？现举例说明。
1. 理想气体向真空膨胀过程。
这是一个自发过程，当气体向真空膨胀时，Q = 0，W = 0，ΔU=0，ΔT=0。
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θ=19.2º，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。
随机过程论答案(钱敏平,龚光鲁)v1
Therefore, it is a martingale.
♦
问题 (2) 设{Mt : t ∈ T }是鞅，则{| Mt |: t ∈ T }, {Mt2 : t ∈ T }, {eλMt : t ∈ T }, {eCMt : t ∈ T }, {Mt ∨ C : t ∈ T }当 他 们 可 积 分 时 都 是submartingale； {Mt ∧ C : t ∈ T } 是 个supermartingale, where λ, C are constants.
2
证明 According to proposition 2.1 of [?], {Mt ∧ C : t ∈ T } is a supermartingale and {−Mt ∧ C : t ∈ T }, {Mt ∨ C : t ∈ T } are two submartingales ⇒ . {| Mt = Mt ∨ 0 − Mt ∧ 0 |: t ∈ T } is a submartingale; since f1 (x) =| x |, f2 (x) = x2 , f3 (x) = eλx , f 4 (x) = eCx are all convex functions, according to proposition 2.2 of [?], {| Mt |: t ∈ T }, {Mt2 : t ∈ T }, {eλMt : t ∈ T }, {eCMt : t ∈ T } are submartingales.
问题 (1) 是直接给出Bernoulli 序列所定义的概率空间(Ω, F, P )，兵定 义出相应的随机过程。 例 (1) 某 人 从 装 有M个 红 球 和N个 白 球 的 袋 中， 重 复 放 回 抽 取。 若 将 抽 到 红 球 记 为0， 白 球 记 为1， 那 么 每次 的 抽 取 结 果 是 随 机 的。 不 难 看 出 第n1 , n2 , . . . , ns 次 的 结 果 一 次 是a1 , a2 , . . . , as (ai = 0或1)的 概 率 N , q = 1 − p。 为pa1 +...+as q s−(a1 +...+as ) 其中p = N +M
《固体物理学》房晓勇主编教材-习题参考解答07第七章_能带结构分析
第七章 能带结构分析
（二）参考阎守胜 3.8 面心立方晶胞含 3 个原子，设锌原子与铜原子之比为 m，则
n = (3 + 3m) / a3
kF3 = 3π 2n = 3(3 + 3m)π 2 a3
m
=
(akF )3
9π 2
−1
面心立方的倒格子为体心立方
⎧⎪a1 ⎪
=
a 2
(
j
+
k
)
⎪⎨a2 ⎪
=
a 2
k
=
= 2 k x2 2m1∗
+
=
2
k
2 y
2m2∗
整理有
kx2 2Em1∗
+
k
2 y
2Em2∗
=1
=2
=2
A(E)
=
π ab
=
π
2E =2
m1∗m2∗
ω
=
2π eB =2
dA( E
dE
)
=
2π eB =2
2π =2
m1∗m2∗ =
eB m1∗m2∗
7.6 如果电子的等能面方程为
4
( ) ( ) E k
( ) G
dk dt
=
−
1 =
G ev
G k
×
JG B
=
−e
⎛ ⎜
⎝
kx m1∗
G i+
ky m2∗
G j
⎞ ⎟
×
⎠
JG Bk′
写成分量形式，有
dkx dt
+
eBk y m2∗
=0
dk y dt
−
周世勋《量子力学教程》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第7章 自旋与全同粒子——第8章
（2）无耦合表象
力学量组
(
J12
,
J1z
,
J
2 2
,
J
2
z
)
也相互对易，相应的表象称为无耦合表象。无耦合表象的基
矢为：| j1m1 j2m2 。
五、光谱的精细结构
在无外场的情形下，电子自旋对原子能级和谱线有影响。在哈密顿量中体现在电子的自
旋和轨道运动之间的相互作用引起了附加项。体系的哈密顿量可表示为：
2
三、简单塞曼效应 1．简单塞曼效应概念 在没有外磁场时的一条谱线在外磁场中分裂为三条，这即是简单塞曼效应。
2．简单塞曼效应的物理机制
考虑氢原子或类氢原子在均匀外磁场中的情形。在较强的外磁场作用下，须考虑电子的
轨道磁矩和自旋磁矩与磁场 B 的相互作用。由于外磁场较强，可略去电子的自旋和轨道运
动之间的相互作用能量。此时，哈密顿量可表示为：
H
2
2me
2
U (r)
eB 2mec
(2Sz
Lz )
力学量组 (H , L2 , J 2 , J z ) 相互对易，其共同本征函数是定态薛定谔方程的解：
nlmms (r, ,, sz ) Rnl (r)Ylm ( ,)ms (sz )
则 Enlmms
Enl
eB 2mec
(m
2ms
)
EEnlnl22ememBBecec((mm11)), ,
。
(r , 2 ,t)
2 / 31
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在
z
表象中，s
z
的本征值为：
2
，相应的本征态为：
1 2
统计物理学讲稿 热力学 pdf打印版
统计物理学
r sin sin r sin cos r sin sin x r sin cos r sin cos r cos sin y
cos r sin r z
1 2 0 ，于是 考虑质点和原点的距离保持不变， r 1 2 r 2 sin 2 2) m(r 2 2
2 p
2I
M2 2I
m2
m1
质心
4
统计物理学
MBiblioteka r p6．2 粒子运动状态的量子描述 微观粒子普遍具有波粒二象性。 20 世纪当不少物理学家为光的波粒二象性感到困惑时，德国物理学家德布罗意于 1924 年提出一个假说，认为一切微观粒子都具有波粒二象性，并把标志波动性质的量 和 k 通 过一个普适常数用标志粒子性质的 和 p 联系起来，即德布罗意关系
在宏观体积和微观体积两种情况下对三维自由粒子量子态采取不同的描述方法。 （1） 在微观体积下，粒子的动量值和能量值的分离性很显著，粒子运动状态由三个量子 数表征。 能量值决定于 n x n y n z ， 如对于 n x n y n z 1 的能级
2 2 2 2 2 2
2 2 2 有 m
qp h
它揭示： 量子在客观上不能同时具有确定的坐标位置及相应的动量， 因此这生动地说明 微观粒子的运动不是轨道运动， 微观粒子的运动状态不是用坐标和动量来描述的， 而是用波 函数或量子数来描述的。 值得指出的是，在经典力学的理论中，粒子可以同时具有确定的坐标和动量，这并不是 在实际上我们可以任意的精确度做到这一点， 而是说在经典的理论中， 原则上不允许对这种 精确度有任何限制。特别地在经典范围内，波动量很小，以致于探测不到。因此认为物质有 确定的坐标和动量，这并不与测不准关系发生矛盾。 在量子力学中，微观粒子的运动状态称为量子态。量子态由一组量子数来表征。这组量 子数的数目等于粒子的自由度数。 在量子力学中，微观粒子的能量是不连续的，不连续的能量用能级表示。如果一个能级 的量子态不止一个，该能级就称为简并的。一个能级的量子态数称为该能级的简并度。如果 一个能级只有一个量子态，该能级称为非简并的。 （一） 自旋 一个质量为 m ，电荷为 e 的电子的自旋角动量 S 和自旋磁矩 之比为
固体物理总结能带理论、固体物理知识点总结
一、考试重点晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念和基本理论和知识二、复习内容第一章晶体结构基本概念1、晶体分类及其特点：单晶粒子在整个固体中周期性排列非晶粒子在几个原子范围排列有序（短程有序）多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒，晶粒随机堆积准晶体粒子有序排列介于晶体和非晶体之间2、晶体的共性：解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质各向异性晶体的性质与方向有关旋转对称性平移对称性3、晶体平移对称性描述：基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元格点用几何点代表基元，该几何点称为格点晶格、平移矢量基矢确定后，一个点阵可以用一个矢量表示，称为晶格平移矢量基矢元胞以一个格点为顶点，以某一方向上相邻格点的距离为该方向的周期，以三个不同方向的周期为边长，构成的最小体积平行六面体。
原胞是晶体结构的最小体积重复单元，可以平行、无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。
每个原胞含1个格点，原胞选择不是唯一的晶胞以一格点为原点，以晶体三个不共面对称轴（晶轴）为坐标轴，坐标轴上原点到相邻格点距离为边长，构成的平行六面体称为晶胞。
晶格常数WS元胞以一格点为中心，作该点与最邻近格点连线的中垂面，中垂面围成的多面体称为WS原胞。
WS原胞含一个格点复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构形成的晶格简单格子点阵格点的集合称为点阵布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。
4、常见晶体结构：简单立方、体心立方、面心立方、金刚石闪锌矿铅锌矿氯化铯氯化钠钙钛矿结构5、密排面将原子看成同种等大刚球，在同一平面上，一个球最多与六个球相切，形成密排面密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。
六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列5、晶体对称性及分类：对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质对称面对称中心旋转反演轴8种基本点对称操作14种布拉菲晶胞32种宏观对称性7个晶系6、描述晶体性质的参数：配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。
黄昆固体物理习题解答-完整版
0⎞ ⎟ 0⎟ ε3 ⎟ ⎠
1.12 比较面心立方晶格、金刚石晶格、闪锌矿晶格、Nacl 晶格的晶系、布拉伐格子、平 移群、点群、空间群。 晶格 面心立方晶格 金刚石晶格 闪锌矿晶格 Nacl 晶格的晶系 晶系 立方 立方 立方 立方 布拉伐格子 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 点群 Oh Oh Td Oh 空间群 Fm3m Fd3m
F43m
Fm3m
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5
《固体物理》习题解答
第二章
习 题
2.1．证明两种一价离子组成的一维晶格的马德隆常数为 α = 2 ln 2 . 证 设想一个由正负两种离子相间排列的无限长的离子键，取任一负离子作参考离子 （这样马德隆常数中的正负号可以这样取，即遇正离子取正号，遇负离子取负号） ，用 r 表 示相邻离子间的距离，于是有
3π / 8 ≈ 0.68
2π / 6 ≈ 0.74 2π / 6 ≈ 0.74 3π /16 ≈ 0.34
解 设n为一个晶胞中的刚性原子数，r表示刚性原子球半径，V表示晶胞体积，则致
密度为: ρ = 结构 简单立方 体心立方 面心立方 六方密排 金刚石
4π nr 3 （设立方晶格的边长为a） r取原子球相切是的半径于是 3V
6 a
3a / 2
6 a
2a
1.7
画体心立方和面心立方晶格结构的金属在 (100) ， (110) ， (111) 面上 解：
原子排列．
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3
《固体物理》习题解答
体心立方
面心立方
1.9 指出立方晶格(111)面与(100)面，(111)面与(110)面的交线的晶向 解 (111)面与(100)面的交线的 AB－AB 平移， A 与 O 重合。B 点位矢 RB = −aj + ak （111） 与 （100） 面的交线的晶向 AB = − aj + ak —— 晶 向指数 ⎡011⎤