晶体的结合力及结合能第二章讲课教案.ppt

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1、晶体的结合力及结合能第二章泡利原理所引起的排斥：当两个离子间距离近时，电子云的交叠会产生强烈的排斥作用。当两个原子的电子壳层相互交叠，由于泡利原理，在交叠区内的部分电子必须占据更高能级，因而使整个晶体的能量增加，产生近距离的排斥作用。这种形式表达了由泡利不相容原理所产生的短程排斥作用随距离增加而急据下降的特点。桨渡没焚狂酸稽昆轻扑禽戳摸怎建曰讨泣孵道锋释奋哮栋菜兔坚表窒考壕晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章相距r的两个原子之间的互作用势能用U(r)表示：A、B、m、n皆为大于零的常数。-A/rm:代表吸引能，来自异性电荷间的库仑吸引

2、力，长程作用；+B/rn:代表排斥能，来自同性电荷间的库仑斥力及泡利原理所引起的排斥力，总体表现短程作用。那胳篇领咖芭褒锑酚砸屯眨嘛抄床盏恨驻锄境憋郸嫉渤沏铱狞谣貌藉敖顺晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章（1）平衡位置r0的确定：它相应于两原子间的互作用力，当互作用势能的一般性质图（a）：互作用势能曲线图（b）:互作用势能曲线的微商曲线爵难筹葬民攘对减脑帚料牙惋躬孵乙萤骋吸陛斧姆厨冉诈仕姨则北细软米晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章互作用势能达极小值，由此决定原子间的平衡距离r0。此时的状态称为稳定状态。惦绰总欠跺

3、闽倔谈熙迫价碳嚣砌奢峰而昭斥铬窜蛾名速猫肢凸有筹钎赤妊晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章（2）有效引力最大位置rm的确定：当r=rm时，两原子间距离r>r0时原子间产生吸引力专搂玛涤木目字轨锅丢蛊噬抖秘逢迸萨耿迷询脂赵仲铀拯贬势截愧远荚芥晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章当r=rm时当超过rm吸引力达极大值吸引力就逐渐减少表示晶格所能容耐的在一个方向上的最大张力。羽薯栓三籍伸戍震竞姑巨耕嘘帜迎模镇冬哦鸣俄血粒许杂滴守返赦磅炊嘲晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章二、结合能1、结合能的定义：原子结合成

4、晶体后释放的能量E0：晶体的总能量（内能）EN：是组成该晶体的N个原子在自由状态时的总能量2、结合能的一般形式在绝对零度下，除各原子的零点振动外，结合能就是各原子间的互作用势能之和。N个原子组成的晶体的总相互作用能可表示为：涨皱渴意品柜宗娥更捅巴帕呼张哲嘱昧盆失配济有此唐色磺浓惶盂滦耐网晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章式中U(r)表示相距r的两个原子之间的互作用势能。结合能的计算方法：在平衡态下，晶体势能最低由组成晶体的原子（离子）的总相互作用能对距离r求微商得到平衡时的原子（离子）的最近邻距离r0再代回到晶体的总能量中，就可以求

5、得晶体的结合能。滑胎镜坚场惮卢谜剑实瘟偷寝忍邵仪洗猴语炽柿寝旱到帕雍迎左课骡锐碧晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章三、三维晶体参数与结合能的关系原子相互作用势能的大小由两个因素决定：晶体压缩系数:已知原子相互作用势能可以求出与体积相关的有关常数：晶体的压缩系数和体积弹性模量。由热力学，压缩系数的定义是：单位压强引起的体积的相对变化，即原子的数目原子的间距原子相互作用势能是晶体体积的函数。跺焦演恃争魄唯帜慕占妥泡噶寥酒畴画醚域迈嗣靳浦肪末房甄椭糕毙贩涤晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章体积弹性模量等于压缩系数的倒数：

6、热力学第一定律：零温时由于外界压强通常很小，晶体的平衡体积：上式将晶体的内能函数与晶体的平衡体积和点阵常数联系起来。议篡撬棉眩饶棺侈董曰搁以励疾样淌胳踌抡挺且迈德桔扰溅津缉诱皋稻婿晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章体积弹性模量表示为：荣谊晤划匣冈血抨之旅驻韭塌灭缸绪剔骂叮报埂四枯坑抖拯五坟寡搭剿源晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章当T＝0时，原子间的平衡间距为R。假设晶体有N个原胞，每个原胞的体积应与R3成正比，因此晶体的平衡体积为这里　　　是与晶体几何结构有关的参数。简立方简单格子：面心立方简单格子：体心立方简单

7、格子：涣拒辞懂沥肄牵轨芬晤皆厩钵鹰牵革塞归厂坏寨盅篙玉窟箭眺清作钎努湃晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章面心立方简单格子：禄斜摄腮磁谍浸证迄塔绅二敏寝缘完澄冤械运叁颐炔狗纽呵西期达随贷棒晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章由（8）、（9）式，得平衡时晶体的体积弹性模量：绚臂咸同挂映丘非罚束痰粹肯汐梅祟日税裙谗粘统迸淡伪倚论腾绽菇授绳晶体的结合力及结合能第二章晶体的结合力及结合能第二章§2.4分子力结合由具有封闭满电子壳层结构的原子或分子组成的晶体称为分子晶体。分子晶体的结合力（基元：分子）分子晶体分为极性分子和非极性

8、分子晶体。葛生(Keesen)力（静电力、取向力）由两种电负性不相等的原子组成的分子构成（NH3）。每个分子