固体物理精品教学（华南理工大学）《固体物理》基本概念和知识点

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1、《固体物理》基本概念和知识点第一章基本概念和知识点1)什么是晶体、非晶体和多晶？(□)□晶面有规则、对称配置的固体，具有长程有序特点的固体称为晶体；在凝结过程屮不经过结晶(即有序化)的阶段，原子的排列为长程无序的固体称为非晶体。由许许多多个大小在微米量级的晶粒组成的固体，称为多晶。2)什么是原胞和晶胞？(0)□原胞是最小的晶格重复单元，不考虑对称性，原胞只包含1个原子；从对称性的角度，选取几倍于原胞大小的重复单元，称为品胞，一个品胞中有大于2个以上的原子。3)晶体共有几种晶系和布喇菲格子？(□)□按结构划分

2、，晶体可分为7大晶系，共14布喇菲格子。4)立方晶系有几种布喇菲格子？画出相应的格子。(□)□立方晶系有简单立方、体心立方和面心立方三种布喇菲格子。5)什么是简单晶格和复式格子？分别举3个简单晶格和复式晶格的例子。(□)0简单晶格中，一个原胞只包含一个原子，所有的原子在儿何位置和化学性质上是完全等价的。复式格子则包含两种或两种以上的等价原子，不同等价原子各自构成相同的简单晶格(子晶格)，复式格子由它们的子晶格相套而成。Au、Ag和Cu具有面心立方晶格结构，碱金属Li、Na.K为体心立方结构，它们均为简单晶格

3、。NaCKCsCl、ZnS以及具有金刚石结构的Si、Ge等均为复式格子。6)钛酸顿是由几个何种简单晶格穿套形成的？(□)□BaTiO.在立方体的项角上是锲(Ba),钛(Ti)位于体心,面心上是三组氧(0)。三组氧(01,OIL0111)周围的情况各不相同，整个晶格是由Ba、Ti和01、OIL0111各自组成的简立方结构子晶格(共5个)套构而成的。7)为什么金刚石是复式格子？金刚石原胞中有几个原子？晶胞中有几个原子？(□)□金刚石中有两种等价的C原子，即立方体中的8个顶角和6个面的中心的原子等价，体对角线1/

4、4处的C原子等价。金刚石结构由两套完全等价的面心立方格子穿套构成。金刚石属于面心立方格子，原胞中有2个C原子，单胞中有8个C原子。第二章基本概念和知识点1)简述离子性和共价性晶体结合的特点。(□)□离子性结合：正、负离子之间靠库仑吸引力作用而相互靠近，当靠近到一定程度时，由于泡利不相容原理，两个离子的闭合壳层的电子云的交迭会产生强大的排斥力。当排斥力和吸引力相互平衡时，形成稳定的离子品体；共价性结合：靠两个原子各贡献一个电子，形成所谓的共价键；2)简述金属性和范德瓦耳斯结合的特点。(□)□金属性结合：组成晶

5、体时原子的最外层电子为所有原子所共有，在结合成晶体时，失去了最外层(价)电子的原子实“沉浸”在由价电子组成的“电子云”屮。因此，电子云和原子实Z间存在库仑作用，体积越小电子云密度越高，库仑相互作用的库仑能愈低，表现为原子聚合起来的作用。范德瓦耳斯性结合：惰性元素最外层的电子为8个，具有球对称的稳定封闭结构。某一瞬时由于正、负电中心不重合而使原子呈现出瞬时偶极矩，这就会使其它原子产生感应极矩。非极性分子晶体就是依靠这瞬时偶极矩的相互作用而结合的。第三章基本概念和知识点1)什么是声子？长光学波声子又可以分为极化

6、声子和电磁声子，它们的意义是什么？(□□)2)什么是固体比热的德拜模型？根据计算结果，说明为什么在低温下德拜近似越好？(□□)3)简述固体比热的爱因斯坦模型？说明计算结果的意义。(□)□对于有N个原子构成的品体，晶体屮所有的原子以相同的频率©)振动。计算结果表明温度较高时：Cv=3NkB——与杜隆一珀替定律一致。热容量按温度的指数形式降低，与实验结果Cv=AT3不符。爱因斯坦模型忽略了各格波的频率差别。4)写出一维双原子链的声学波和光学波在布里渊区中心和边界的色散关系，并画出两种格波相应的色散关系谱图。(□

7、)(20/□声学波：~2a0,gTO(绷光学波：0=("(吗m5）如果原胞中有0个原子，那么在晶体中有多少支声学波和光学波？在长波极限下，声学波和光学波描述的原子怎样的运动？（□□）第四章基本概念和知识点1）布洛赫函数的意义是什么？写出三维电子的布洛赫函数。（□）□布洛赫定理：品体屮的势场具有品格周期性时，电子的波函数满足：0（尸+心）=尹代妙（门一一左为一矢量其意义是当平移晶格矢量&时，电子的波函数只增加了相位因子严丘O电子的波函数：=一一布洛赫函数2）根据能带理论简述金属、半导体和绝缘体的导电性。（□）

8、□金属：电子除了填满一系列的能带形成满带，还部分填充了其它能带形成导带。半导体：电子刚好填满最低的一系列能带，形成满带（价带），导带中没有电子。但半导体带隙宽度较小，约为-leV,依靠热激发可将满带中的电子激发到导带中，因而具有导电能力。绝缘体：价电子刚好填满了许可的能帶，形成满带，导带和价带之间存在一个很宽的禁带，带隙宽度约为~10eV。3）简述近自由电子近似模型、方法和所得到的主要结论。（□□）4）通过分析X