第三章固体物理总结

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1、1234习题固体结合的主要内容品体缺陷的主要内容固体结合、晶体缺陷的知识框架第三章同体的结合(离散原子原因.形成晶体-、知识框架原子间存在结合E°YE辭晶体结合能Eh=EN-EQ品体中原子聚集归因于原子相互作用，库仑力是原子结合的动力r内能I推岀S晶格常数I抗张系数厂离子结合:负电性差异人结合类共价结合：负电性接近且较大型判别<金属结合：负电性小注意：某些晶体的键往往有混合特或者过>度性质'氢键结合：氧原子与负电性大的丿二、基木内容I原子半径、离子半径1、晶体的结合能♦定义：分散的原子(离子或分子)在结合成稳定晶体的过程中，所释放出来的能量，称为晶体的结合能

2、。♦晶体的内能:如果以组成晶体的N个原子处于自由状态的能量作为能量的零点，则就是晶体的内能b♦内能与体积关系：由于原子间的力与距离有关，所以当晶体的体积变化时，晶体的内能也要发生变化，即晶体的内能是体积的函数。♦互作用的分类(mutualfimctionclassification)晶体中原子(粒子)之间的相互作用可分为两大类型：吸引作用(attractfunction)在远距离是主要的排斥作用(repulsivefimction)在近距离是主要的在某一适当的距离，两种作用相互抵消，使晶格处于稳定状态。♦互作用的原因(reasonsofthemutualfu

3、nction)吸引作用是由于电荷之间的库仑引力；排斥作用的来源有两个方面：一方面是同性电荷之间的库仑力斥力，另一方面是泡利原理所引起的排斥力。两个原子的互作用势能U(:r)的曲线如图(1)所示。互作用力如图(2)所示。/(r)=du(r)♦由势能u(r)可以计算原子之间的互作用力由图(2)可以看出：当两原子之间的距离无穷远时，能量为零，作用力为零;当两原子逐渐靠近时，能量为负且绝对值逐渐增大，原子间产生吸引力；当原子间距很小时，作用力成为排斥力。并且力的大小及能量u都随着I•的进一步减小而急剧上升。♦两个原子之间的互作用势，门(AB两个原子之间的互作用势能常

4、可用舉函数来表示："(门=一了+了♦晶格常数(latticeconstant)当粒子结合成稳定的晶体时，势能U(r)应处于极小值。因而由U(r)的极小值的条件響—0drr~r°可求出晶格常数厂，即晶体中粒子之间的最小距离。0定义♦体弹性模量K—()丁V8PT♦抗张强度IPm1=-Pm=(卑$)心dVm2、晶体的结合类型和元素和化合物晶体结合的规律类垂结合力特点形成代表结合能«子晶体稳定的正・负蔑子相间排列通过库仑静电力相互吸引.熔点高，硬度大.»胀系数小.易沿解理面劈裂，离迅下有良好的离子导电性.周期表左右两边负电性差异大的原子之间形成皓合.NtiCICK1

5、UF强»ev®共价晶体共价键*两原子共有的自錠相反配对的电子结构.%«&**«*・炖点一假絞伸a下导电侯護较差.为免條j泮导体.化学1•性大.由TtWott.方取有隈的几斡形几负电性接近且较犬的原子戚同种原子相互结合.金刚石SiGe隔强金Klal»金属健：价电于JK化形威的共有化负电子云与处在其中的正离子实通过库仑力而健合.电导率热导率高、密度大、延展性好，对原子排列无特殊要求.故原子尽可能密集椿列（能丘低）电负性小的原子形成Na,CuAitfAuFe较强〜分子■体范德瓦尔斯键：由偶极矩的作用聚合低熔点.低沸点、易压编、电绝绰■对原子排列无特殊要求.故一般取

6、密堆积椿列.惰性原子，周期表右下方负电性大的原子之间结合.惰性（气Al->有机化合鶴晶体弱〜0.lev氢键晶体氢th氢原子的电子參与形處共价徒后.葆錄的氢核与另一负电性较大的19子通过静电作用相互结合.熔点和汾点介于离子晶体和分子晶体之同・梅度小.有许多分子聚合的趋势，介电系数大.氢原子和负电性很大的原子Co.F.N.Cl）结合形威一个构避基元.冰H.FHJS■弱~0・lev键三、本章重点、难点晶体结合能、晶体结合类型、元素和化合物晶体结合的规律四、基本要求1、掌握晶体结合能的概念；晶体内能与原子间作用力的一般特点及其与晶格常数、体弹性模量、抗张强度的关系。

7、2、掌握晶体结合的基本类型及相应晶体的基本性质；各种结合类型结合能的表示。3、熟悉原子的负电性以及元素和化合物晶体结合的规律性。五、重要概念晶体结合能、体弹性模量、抗张强度、晶体结合的基本类型的性质及其表述、电负性、轨道杂化六、例题例题一(07年中科院固体物理第2题)己知某晶体中相邻原子之间的相互作用势可以表示为%=一予■+召其中m,n,a,p都是＞0的常数••r9(1)说明右式两项代表的物理意义并求出处于平衡状态时的原子间距To(2)证明此系统可以处于稳定平衡态的条件是n•(3)只考虑最近邻相互作用，写岀由N个相同原子组成的该晶体的总相互作用能5表达工(4

8、)证明其体积弹性模量K=,%分别是晶体处于热平衡时的