固体物理学(2)-复习-4
《固体物理》复习大纲
«固体物理»复习大纲招生专业：凝聚态物理/材料物理与化学固体物理学的基本内容(专题除外), 主要有:晶体结构, 晶体结合, 晶格振动和晶体热学性质, 晶体的缺陷, 金属电子论和能带理论.主要参考书目: 1. 黄昆, 韩汝琦, 固体物理学, 高教出版社2. 陆栋, 蒋平, 徐至中, 固体物理学, 上海科技出版社3. 朱建国, 郑文琛等, 固体物理学, 科学出版社«新型功能材料»复习大纲招生专业：材料物理与化学/光学工程一、复习大纲1，材料、新材料的重要性；2，材料科学、材料工程、材料科学与工程的学科形成与学科内涵；3，材料科学与工程的“四要素”的内容；“四要素”间的相互关系（用图来表示）；“四要素”在材料研究中的作用；（要求能结合具体材料事例予以说明）4，如何理解材料、特别是新材料是社会现代化的物质基础与先导；5，怎样区分结构材料和功能材料？新型功能材料的内涵是什么？6，了解新型功能材料中相关科学名词的解释，并能给出适当的例子，如：信息材料；光电功能材料；能源材料；高性能陶瓷；纳米材料；晶体材料；人工晶体（材料）；压电材料；铁电材料；复合材料；梯度材料；智能材料与结构；材料设计；环境材料；低维材料；生物材料；非线形光学材料；光子晶体；半导体超晶格；等等；7，注意了解材料检测评价新技术的发展；注意了解材料的成分测定、结构测定、形貌观测的方法；材料无损检测评价新技术的发展概况；8，能结合具体的材料对象，给出材料的成分分析、原子价态分析、结构（含微结构）分析、形貌分析等所采用的主要技术，以及利用这些技术所得出的主要结果；9，对若干常用的分析技术，包括：X射线衍射分析（XRD），原子力显微镜分析（AFM），扫描电子显微镜分析（SEM），透射电子显微镜分析（TEM），俄歇电子能谱分析，X射线光电子能谱分析（XPS），核磁共振谱分析，等，能结合具体事例，阐述它们在材料物化结构分析中的作用和能解决的具体问题；10，材料科学技术是一门多学科交叉的前沿综合性学科；材料科学技术的学科内涵极为丰富；当代材料科学技术正在飞速发展，其主要发展趋势可以归纳为8个方面。
固体物理基础复习讲义章课件
固体物理基础复习讲义章
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晶面指数与晶面间距 关系分析
(1)通常，低指数的面间距 较大，而高指数的晶面间 距则较小
(2)晶面间距愈大该晶面上的原子排列愈密集 晶面间距愈小，该晶面上的原子排列愈稀疏
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体心立方和面心立方晶格结构在(100),(110),(111)面上的原子排列
面心立方结构（fcc）: ABCABC 如：Ca，Cu, Al 体心立方结构（bcc）：如：Li, Na, K, Ba 简单立方结构（sc） 金刚石结构：如：金刚石，Si, Ge
晶体结构的基本特征： 原子在三维空间呈周期性排列
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二、布拉菲晶格
基元:放置在格点上的原子或原子团称为基元是一个 格点所代表的物理实体 。
晶胞体积是原胞体积的n倍（n是
该结构每个晶胞所含格点数）
面心立方结构晶胞体积=a3
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四 晶面与密勒指数
1、晶面的概念 布拉伐格子的格点还可看成分列在平行等距 的平面系上，格点在每个平面上的分布是相同的， 这种平面称为晶面。整个晶格可以看作无数互相 平行等距分布的全同的晶面构成，而晶格的所有 格点都处于这族晶面上。
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R
、 R•的从 所端任 以点一就又格是称点格为出点晶发R，格，全平平部移移矢量后端R，，R点必组然成得布出拉另菲一晶格格点。，
固体物理基础复习讲义章
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三、原胞，晶胞 一个晶格中体积最小的周期性结构单元称原胞。
a2
a1
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原胞及基矢的选取——不唯一
固体物理复习题答案完整版
一·简答题1.晶格常数为a 的体心立方、面心立方结构，分别表示出它们的基矢、原胞体积以及最近邻的格点数。
（答案参考教材P7－8）（1）体心立方基矢：123()2()2()2ai j k a i j k ai j k ααα=+-=-++=-+，体积：312a ，最近邻格点数：8（2）面心立方基矢：123()2()2()2a i j a j k ak i ααα=+=+=+，体积：314a ，最近邻格点数：122.习题1.5、证明倒格子矢量112233G h b h b h b =++垂直于密勒指数为123()h h h 的晶面系。
证明：因为33121323,a aa a CA CB h h h h =-=-，112233G h b h b h b =++ 利用2i j ij a b πδ⋅=，容易证明12312300h h h h h h G CA G CB ⋅=⋅=所以，倒格子矢量112233G h b h b h b =++垂直于密勒指数为123()h h h 的晶面系。
3.习题 1.6、对于简单立方晶格，证明密勒指数为(,,)h k l 的晶面系，面间距d 满足：22222()d a h k l =++，其中a 为立方边长；解：简单立方晶格：123a a a ⊥⊥，123,,a ai a aj a ak ===由倒格子基矢的定义：2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯，3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯，1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯倒格子基矢：123222,,b i b j b k a a aπππ=== 倒格子矢量：123G hb kb lb =++，222G hi k j l k a a aπππ=++ 晶面族()hkl 的面间距：2d Gπ=2221()()()h k l a a a=++4.习题1.9、画出立方晶格（111）面、（100）面、（110）面，并指出（111）面与（100）面、（111）面与（110）面的交线的晶向。
固体物理学期末复习
HUBEI UNIVERSITY
固体物理学
Solid State Physics 李岳彬
E-mail: ybli@
湖北大学物理学与电子技术学院
25-Jun13
固体物理学期末总复习
2012-2013 第一学期 电科10
第一章 晶体结构
1.熟练掌握几种简单的晶体结构 简单立方、体心立方、面心晶体结构、六角密排结构、氯 化铯、氯化钠的结构、立方闪锌矿结构和金刚石结构； 2. 掌握关于晶体的基本概念（晶格、空间点阵、基矢、晶胞、 原胞、 格点、基元、简单晶格和复式晶格等） 3. 熟练掌握晶面和晶向的表示； 4. 熟练掌握倒易点阵的概念，倒格子与正格子的关系，要求 给定一组正格子基矢，能够熟练求出相应的倒格子基矢； 5.基本掌握X射线衍射条件，布拉格定律； 6.晶体的对称性和点阵的基本类型； 7. 晶系,空间群。
—— Lennard－Jones势
6 12 U r 2 N A12 A6 r r
晶格求和常数：A12和A6只与晶体结构有关
va a 1 a 2 a 3
Ch13 固体物理复习
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2. 晶格原胞：晶格最小的重复单元 3. Wigner－Seitz原胞：由各格矢的垂直平分面所围成的 包含原点在内的最小封闭体积 晶格的分类： 简单晶格：每个晶格原胞中只含有一个原子，即晶格中 所有原子在化学、物理和几何环境完全等同 （如：Na、Cu、Al等晶格） 。 复式晶格：每个晶格原胞中含有两个或两个以上的原子， 即晶格中有两种或两种以上的等同原子（或 离子）。如：Zn、Mg、金刚石、NaCl等晶格。
Ch13 固体物理复习
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第一章 晶体结构——基本概念
固体物理第二章复习ppt课件全省公开课一等奖
共价键的形成只在特定的方向上, 这些方向是配对电子波函数的对称轴方向, 在这个方向上交迭的电子云密度最大. 这就是共价结合的 “方向性”.
10. 为什么许多金属为密积结构? 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
j aj 对于负离子取正号，正离子取负号，
r1 rA a, a1 1, r2 rB 2a, a2 2, r3 rC 3a, a3 3,
2( 1 1 1 1 ) ln( 1 x ) x x2 x3 x4
234
234
2(
1
1 2
1 3
1 4
)
2
ln
2
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雷纳德-琼斯势的表达式：u(r )
V
r0
a (晶格常量)
2U
K V0(V2)V0
设由N个原子组成的晶体的体积为 VNR3
KV 0 V 2U 2 V 0
1 2U
9N R 0(R2)R 0
五种基本结合类型
1.离子晶体
(1)结构： 负电性相差较大的原子+库仑作用力。
(2)结合力：离子键。
(3)配位数； 最大为8 。 离子晶体一定是复式晶格。
(4)互作用势能：
UN( q2 B) 2 4π0R Rn
Nj '
1 aj
马德隆常数
马德隆常数的求法(埃夫琴--中性组合法)
+ -+ -+ - + - +- +- + + -+ -+ - + - +- +- + + -+ -+ - +
固体物理学整理要点
固体物理复习要点第一章1、晶体有哪些宏观特性？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。
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。
固体物理学
倒格子元胞基矢：
j k a 0 2 a 0 2 2 i j k a
a a 2 b2 2 3 1 (i j3 2 1 i j k a
(dE) 外场力对电子作的功 m
*
1 (dE) 外场力对电子作的功 (dE)电子对晶格作的功 m .
(dE) 外场力对电子作的功 (dE)晶格对电子作的功 m m
从上式可以看出，当电子从外场力获得的能量又 都输送给了晶格时 , 电子的有效质量 m * 变为 . 此时电子的加速度
1 面心立方晶格常熟 a,原子总数为 N.（1）证明 倒格子是边长为 4π/a 的体心立方。（2）第一布 里渊区的形状及体积。 （3） 设电子等能面是球面， 试求费米面是第一布里渊区中最“”的球面时，第 一布里渊区中实际填充的电子数，
面心立方的晶格常数为 a， （1）试证面心立方的 倒格子为体心立方； （2）倒格子体心立方的晶格 常数； （3）面心立方第一布里渊区的体积。 解： （1） 面心立方初基元胞基矢：
因为体心立方正格子元胞基矢为：
a a1 (i j k ) 2 a a2 (i j k ) 2 a a3 (i j k ) 2
（2）
比较（1）与（2）式，两者只差一常数 公因子，说明面心立方的倒格子为体心立方。 （2） 倒格子为体心立方的晶格常数为倒格子 元胞的边长等于
a 1 F 0 m* ,
9 你所知道的能带计算方法有哪些？它们有什么 区别？ 答：能带计算方法有：近自由电子近似、平面波 方法、正交平面波方法、紧束缚近似方法、赝势 方法、KP 微扰法、元胞法、缀加平面波方法、格
固体物理学复习提纲
固体物理学复习提纲 2018一、填空题1. 固体按其微结构的有序程度可分为_______、_______和准晶体。
2. 组成粒子在空间中周期性排列，具有长程有序的固体称为_______；组成粒子在空间中的分布完全无序或仅仅具有短程有序的固体称为_________。
3. 在晶体结构中，所有原子完全等价的晶格称为______________；而晶体结构中，存在两种或两种以上不等价的原子或离子的晶格称为____________。
4．晶体结构的最大配位数是____；具有最大配位数的晶体结构包括______________晶体结构和______________晶体结构。
5. 简单立方结构原子的配位数为______；体心立方结构原子的配位数为______。
6．NaCl结构中存在_____个不等价原子，因此它是_______晶格，它是由氯离子和钠离子各自构成的______________格子套构而成的。
7. 金刚石结构中存在______个不等价原子，因此它是_________晶格，由两个_____________结构的布拉伐格子沿空间对角线位移1/4的长度套构而成，晶胞中有_____个碳原子。
8. 以晶体学单胞（晶胞）的基矢为坐标轴来表示的晶面指数称为________指数。
9. 满足2,2,1,2,3)i j iji ja b i ji jππδ=⎧⋅===⎨≠⎩当时（，当时关系的123,,b b b为基矢，由112233hK hb h b h b=++构成的点阵，称为_______。
10. 晶格常数为a的一维单原子链，其倒格子基矢的大小为________。
11. 晶格常数为a的面心立方晶格，原胞的体积为_______；其第一布里渊区的体积为_______。
12. 晶格常数为a的体心立方晶格，原胞的体积为_______；其第一布里渊区的体积为_______。
13. 晶格常数为a的简立方晶格的(010)面间距为________14. 体心立方的倒格子是________________，面心立方的倒格子是________________，简单立方的倒格子是________________。