固体物理总复习96295new

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1、固体物理总复习什么是固体物理学?简单地说，固体物理学的基本问题有：固体是由什么原子组成？它们是怎样排列和结合的？这种结构是如何形成的？在特定的固体中，电子和原子取什么样的具体的运动形态？它的宏观性质和内部的微观运动形态有什么联系？各种固体有哪些可能的应用？探索设计和制备新的固体，研究其特性，开发其应用．通常固体可分为：晶体、准晶体和非晶体．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；准晶体：组成粒子的排列也呈有序结构，只是不具有周期性或平移对称性，而是同时具有长程准周期平移序

2、与晶体学不允许的长程取向序；非晶体：非晶体中组成粒子的排列没有一定的规则，原则上属于无序结构．第一章晶体结构§1.1晶体结构的基本概念1晶体结构的基本概念（1）晶体和基元晶体：晶体是由完全相同的原子、分子或原子团在空间有规则地周期性排列构成的固体材料．基元：基元是构成晶体的完全相同的原子、分子或原子团。这里“完全相同”有两方面的含义：一是原子的化学性质完全相同，二是原子的几何环境完全相同．（2）晶格晶格：晶体中的原子是规则排列的．用几组平行直线连接晶体中原子形成的网格，称为晶格．（3）原胞和原胞基矢原胞：构成晶体的最小周期性结构单元称为原胞；原胞基矢：

3、原胞的边矢量称为原胞基矢，通常用、、表示．通常，原胞作为最小（体积最小）的周期性结构单元的判据是一个原胞只包含一个基元；该判据只是原胞的一个必要判据，如果一个单元含有两个或两个以上的基元，该单元就肯定不是原胞。原胞有时称为初基原胞，相应地原胞基矢称为初基基矢。简立方：，，体心;立方：面心立方：27原胞基矢可以计算原胞体积Ω（4）布拉伐（Bravais）格子和晶体周期性的描述所有的阵点可以用位置矢量表示的空间点阵称为布拉伐点阵，其中n1、n2、n3取所有整数．在布拉伐点阵（格子）概念的基础上，晶体结构可以形象地表示为晶体结构=布拉伐点阵+基元晶体周期性可

4、以用布拉伐点阵表征，也可以等价地用原胞描述．（5）单胞和单胞基矢单胞：在能够保持晶格对称性的前提下，构成晶体的最小的周期性结构单元称为晶体的单胞；单胞基矢：单胞的边矢量称为单胞基矢，通常用、、表示．原胞是晶体最小的周期性结构单元，利用原胞基矢可以很方便地写出各个格点的位矢；而单胞直观地反映了晶体的对称性．晶体的原胞和单胞，在晶体结构分析和性质研究中，各有所长．（6）维格纳-赛茨原胞还有另一种外形比较复杂但能反映晶格对称性的原胞，称为维格纳-赛茨原胞(简称WS原胞)．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

5、点；对于晶体，一个原胞只包含一个基元．（7）配位数和致密度配位数：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．致密度：假设晶体由完全相同的一种粒子组成，而把粒子看作硬球，硬球之间彼此紧挨相切，下面计算反映粒子排列紧密程度的致密度，即单胞内粒子硬球所占的体积与单胞体积之比．2典型的晶格结构（1）简单立方：又称简立方，自然界中简单立方晶体比较少见．VIA族元素晶体钋Po在室温时是简单立方结构．简立方的配位数为6．（2）体心立方：碱金属Li、Na、K等是体心立方结构。体心立方的配位数是8．（

6、3）面心立方：Cu、Ag、Au等金属晶体的结构是面心立方。面心立方的配位数为12，这是简单晶体可能具有的最高配位数，面心立方是自然界最密集的堆积方式之一，称为面心立方密堆积，简称立方密堆积或立方密积．（4）六角密积：Be、Mg、Zn等金属晶体的结构是六角密堆积结构，简称六角密积．六角密积结构的配位数也是12，与面心立方的致密度相同．（5）NaCl结构：该结构的基元是NaCl分子，由一个正离子和一个负离子组成；NaCl结构的布拉伐格子是面心立方．用子晶格套构的方法来分析，NaCl晶体结构可以看作是Na27的面心立方子晶格和Cl的面心立方子晶格套构而成，套

7、构的方式是沿立方体的棱平移1/2棱长．（6）CsCl结构：该结构的基元是CsCl分子，由一个正离子和一个负离子组成，如图1.12所示；CsCl结构的布拉伐格子是简立方．CsCl晶体结构可以看作是Cs的简立方子晶格和Cl的简立方子晶格沿立方体的体对角线平移1/2体对角线长度套构而成．（7）金刚石结构：金刚石是碳的同素异构体，其矿物多为正八面体结晶，纯净的金刚石无色透明、有光泽、有极强的折光力，是已知最硬的物质；用做高级切削和研磨材料；经过琢磨的金刚石又称钻石．金刚石结构是复式晶格结构，基元中有两个碳原子，布拉伐格子是面心立方。用子晶格套构的方法来分析，金

8、刚石晶格结构是两个面心立方子晶格，沿一个面心立方的体对角线平移1/4体对角线长度套构而成，金刚