大学固体物理考试题及答案参考
固体物理试题库及答案
固体物理试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 固体物理中，原子间相互作用力主要表现为：A. 万有引力B. 电磁力C. 核力D. 弱相互作用力答案：B2. 固体中电子的能带是由以下哪种因素决定的？A. 原子核B. 电子C. 原子D. 晶格答案：D3. 金属导电的原因是：A. 自由电子B. 价电子C. 原子核D. 离子答案：A4. 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，这是因为：A. 电子的能带结构B. 电子的浓度C. 电子的迁移率D. 电子的自旋答案：A5. 以下哪种晶体结构不属于立方晶系？A. 简单立方B. 面心立方C. 体心立方D. 六角晶系答案：D6. 固体物理中，晶格振动的能量量子称为：A. 声子B. 光子C. 电子D. 空穴答案：A7. 固体中的电子态密度是指：A. 单位体积内的电子数B. 单位能量下的电子态数C. 单位能量下的电子数D. 单位体积下的电子态数答案：B8. 固体物理中，费米能级是指：A. 最高占据能级的电子能量B. 最低未占据能级的电子能量C. 电子从金属中逸出所需的最小能量D. 电子在固体中的平均能量答案：B9. 以下哪种材料不是铁磁性材料？A. 铁B. 钴C. 镍D. 铜答案：D10. 固体中的超导现象是指：A. 电阻为零B. 电阻无限大C. 导热率为零D. 导热率无限大答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 固体物理中，以下哪些因素会影响晶格振动的频率？A. 原子质量B. 原子间距C. 原子电荷D. 原子核外电子数答案：A, B12. 以下哪些因素会影响固体的电导率？A. 电子浓度B. 电子迁移率C. 温度D. 压力答案：A, B, C, D13. 以下哪些现象与固体的磁性质有关？A. 铁磁性B. 反铁磁性C. 超导性D. 顺磁性答案：A, B, D14. 以下哪些因素会影响固体的热导率？A. 晶格振动B. 电子浓度C. 电子迁移率D. 温度答案：A, B, C, D15. 以下哪些因素会影响固体的光学性质？A. 电子能带结构B. 晶格结构C. 电子浓度D. 温度答案：A, B, C, D三、填空题（每题2分，共20分）16. 固体物理中，原子间相互作用力主要表现为________，这是因为原子核带有正电荷，而电子带有负电荷，它们之间存在库仑相互作用。
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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 53E . 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 ˆˆˆ22++=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.P29~303. 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量？4.线缺陷对于晶体的本量有何效率？举例道明.P1695.简述基础术语基元、格面、布推菲格子.基元：P9组成晶体的最小基础单元，所有晶体不妨瞅成是基元的周期性沉复排列形成.格面：P9将基元抽象成一个代表面，该代表面位于各基元中等价的位子.布推菲格子：格面正在空间周期性沉复排列所形成的阵列.6.为什么许多金属为稀积结构?问：金属分离中, 受到最小能量本理的拘束，央供本子真与公有电子电子云间的库仑能要尽大概的矮(千万于值尽大概的大).本子真越紧稀，本子真与公有电子电子云靠得便越稀切，库仑能便越矮.所以，许多金属的结构为稀积结构.7.简述爱果斯坦模型，并道明其乐成之处、缺累之处及本果问：爱果斯坦模型：假定所有的本子以相共的频次振荡乐成之处：通过采用符合的爱果斯坦温度值，正在较大温度变更的范畴内，表里估计的截止战真验截止相称佳天切合.且热容量随着温度落矮而趋于整缺累之处：温度非常矮时，热容量按温度的指数形式落矮，而真验测得截止标明：热容量按温度的3次圆落矮本果：是爱果斯坦模型忽略了各格波的频次不共8.金属中公有化电子对于热容孝敬为什么战典范表里值存留较大偏偏好？正在什么情况下应付于电子的热容孝敬给予思量，为什么？ 由于电子是费米子，按照费米－狄推克分集战泡利不相容本理，果此公有化电子不克不迭局部弥补正在最矮能级上，而是弥补正在能戴中由矮到下准连绝的能级上.正在热激励效率下，惟有费米能附近能级上的电子存留一定跃迁到下能级的机会，进而对于热容有孝敬，而大普遍电子并不介进热激励，那时制成金属中公有化电子对于热容孝敬战典范表里值存留较大偏偏好本果.通过估计创制，电子对于热容量的孝敬战温度的一次圆成正比，而晶格振荡的热容量正在矮温时战温度的三次圆成正比，果此，正在温度趋于整的情况下，电子的热容量是主要圆里，该当给予思量.1.道明自由电子的能级稀度为2123224//)(E m V dE dZ E g ⎪⎭⎫ ⎝⎛==h π.道明：P1902.道明倒格矢332211b h b h b h G h ++=与正格子晶里族（321h h h ）正接. 道明：P303. 道明体心坐圆面阵的倒易面阵是里心坐圆.道明：P31oo o A a A a A a 864321===,,，0012090===γβα,，供： 3.倒易面阵单胞基矢；（2）倒易面阵单胞体积；（3）（210）仄里的里间距.P322. 已知金属钠Na 正在常温常压下的品量稀度3970cm g m /.=ρ，本子量为23，价电子数为1，试推算千万于温度时金属钠Na 的费米能量、费米温度 、费米波矢战费米速度.P193×10-24g ，回复力常数为×10-1N/cm.一维单本子链中本子的振荡位移写成如下形式：)cos()(naq t A t x n πω2-=，供：（1）格波的色集闭系；（2）供出由5个本子组成的一维本子晶格的振荡频次.4. 已知金属铜Cu 是里心坐圆晶体，晶格常数a=3.61 10-10m ，每个本子电离时搁出一个自由电子，试推算千万于温度时金属铜的费米能量、费米温度 、费米波矢战费米速度.P194V （r ）= r m n r αβ-+表述.若m=2，n=10，而且二本子形成宁静的分子，仄稳时其核间距离为310-10m ，离解能为4eV ，试估计：α战β（10-12J ）P726.一维复式格子的晶格常数为2a，回复力常数为β，大本子品量为M，小本子品量为m，（1）列出本子疏通圆程及解的形式.（2）供特别波的色集闭系w(q).英文文件要领[6]M. D. Segall, Philip J. D. Lindan, M. J. Probert et al.First-principles simulation: ideas, illustrations and the CASTEP code, J.Phys.: Cond. Matt. 2002, 14: 2717–2744。
固体物理考试及答案
固体物理考试及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 固体物理中，晶体的周期性结构是由哪种类型的原子排列形成的？A. 金属原子B. 非金属原子C. 金属原子和非金属原子D. 任意类型的原子答案：C2. 布拉格定律描述的是哪种现象？A. 晶体的电导性B. 晶体的热导性C. X射线衍射D. 电子衍射答案：C3. 能带理论中，完全填充的能带和未填充的能带之间的区域被称为什么？A. 价带B. 导带C. 能隙D. 禁带答案：C4. 哪种类型的晶体结构具有最简单的立方排列？A. 体心立方（BCC）B. 面心立方（FCC）C. 六角密堆积（HCP）D. 简单立方（SC）答案：D5. 固体中电子的自由度与哪种物理量相关？A. 电荷B. 质量C. 动量D. 能量答案：C6. 哪种类型的半导体在室温下具有最高的电子迁移率？A. 硅（Si）B. 锗（Ge）C. 砷化镓（GaAs）D. 碳化硅（SiC）答案：C7. 固体中声子的量子化描述了哪种类型的激发？A. 电子激发B. 光子激发C. 磁子激发D. 晶格振动激发答案：D8. 哪种类型的半导体具有直接带隙？A. 硅（Si）B. 锗（Ge）C. 砷化镓（GaAs）D. 磷化铟（InP）答案：C9. 固体物理中，费米能级通常位于哪种能带？A. 价带B. 导带C. 能隙D. 禁带答案：B10. 哪种类型的晶体缺陷涉及原子的缺失？A. 位错B. 空位C. 杂质D. 晶界答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 在固体物理中，晶体的周期性结构可以通过______来描述。
答案：布洛赫函数2. 布拉格定律中，n代表______。
答案：衍射级数3. 能带理论中，电子在完全填充的能带中的行为类似于______。
答案：绝缘体4. 简单立方晶格的配位数是______。
答案：65. 电子的自由度与动量相关，这是因为电子的波函数是______的。
答案：平面波6. 室温下，电子迁移率最高的半导体材料是______。
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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 Na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 0F 53E 。
12。
金属电子的 B m ,23nk C V = 。
13.按照惯例,面心立方原胞的基矢为 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=+=+=)(2)(2)(2321j i a a k i a a k j a a，体心立方原胞基矢为 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-+=+-=++-=)(2)(2)(2321k j i a a k j i a a k j i a a。
14 。
对晶格常数为a 的简单立方晶体，与正格矢k a j a ia R ˆˆˆ22++=正交的倒格子晶面族的面指数为 122 ， 其面间距为 a 32π 。
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 3m ,bT T C V +=γ 。
19. 中子非弹性散射 是确定晶格振动谱最有效的实验方法。
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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。
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。
7.简述爱因斯坦模型，并说明其成功之处、不足之处及原因
答:爱因斯坦模型：假定所有的原子以相同的频率振动
成功之处：通过选取合适的爱因斯坦温度值，在较大温度变化的范围内，理论计算的结果和
实验结果相当好地符合。且热容量随着温度降低而趋于零
不足之处：温度非常低时，热容量按温度的指数形式降低,而实验测得结果表明:热容量按温度
的3次方降低
原因：是爱因斯坦模型忽略了各格波的频率差别
8.金属中共有化电子对热容贡献为什么和经典理论值存在较大偏差？在什么情况下应对电子
的热容贡献予以考虑，为什么？
由于电子是费米子,遵循费米－狄拉克分布和泡利不相容原理,因此共有化电子不能全部填充
在最低能级上，而是填充在能带中由低到高准连续的能级上。在热激发作用下,只有费米能附
近能级上的电子存在一定跃迁到高能级的机会，从而对热容有贡献，而大多数电子并没有参
与热激发，这时造成金属中共有化电子对热容贡献和经典理论值存在较大偏差原因.通过计算
发现，电子对热容量的贡献和温度的一次方成正比,而晶格振动的热容量在低温时和温度的三
次方成正比，因此，在温度趋于零的情况下，电子的热容量是主要方面,应该予以考虑。
1.证明自由电子的能级密度为。
证明:P190
2.证明倒格矢与正格子晶面族（)正交。
证明：P30
3。 证明体心立方点阵的倒易点阵是面心立方。
证明：P31
1.一个单胞的尺寸为，，求:
（1） 倒易点阵单胞基矢；（2）倒易点阵单胞体积;(3)（210）平面的面间距。
P32
2. 已知金属钠Na在常温常压下的质量密度,原子量为23，价电子数为1,试推算绝对温度时金
属钠Na的费米能量、费米温度 、费米波矢和费米速度。
P193
3.设原子质量为m=8.35×10-24g，恢复力常数为=1.5×10—1N/cm。一维单原子链中原子的振动
位移写成如下形式：，求：
(1）格波的色散关系；
(2）求出由5个原子组成的一维原子晶格的振动频率。
4. 已知金属铜Cu是面心立方晶体,晶格常数a=3.61 10-10m,每个原子电离时放出一个自由电子，
试推算绝对温度时金属铜的费米能量、费米温度 、费米波矢和费米速度.
P194
5.设两原子间的相互作用能可由
V（r)=
表述。若m=2，n=10，而且两原子构成稳定的分子，平衡时其核间距离为3 10—10m,离解能
为4eV，试计算：α和β(1eV=1。6010—12J)
P72
6. 一维复式格子的晶格常数为2a，恢复力常数为β，大原子质量为M，小原子质量为m,(1)
列出原子运动方程及解的形式。（2）求出格波的色散关系(q）。
英文文献格式［6］M。 D. Segall， Philip J. D。 Lindan， M。 J。 Probert et al. First—principles simulation:
ideas, illustrations and the CASTEP code, J。 Phys。: Cond. Matt。 2002， 14： 2717–2744