固体物理历年试卷

1 2001 级物理专业级物理专业 固体物理学固体物理学 毕业补考试卷毕业补考试卷 一 40 分 请简要回答下列问题 1 实际的晶体结构与空间点阵之间有何关系 2 什么是晶体的对称性 晶体的基本宏观对称要素有哪 些 3 晶体的典型结合方式有哪几种 4 由 N 个原胞所组成的复式三维晶格 每个原胞内有 r 个原子 试问晶格振动时其波矢的取值数和模式的取值数 各为多少 5 请写出 Bloch 电子的波函数表达式并说明其物理意义 6 晶体中的线缺陷之主要类型有哪些 7 什么是电子的有效质量 有何物理意义 8 什么是空穴 其质量和电荷各为多少 二 10 分 已知某晶体具有体心立方结构 试求其几何 结构因子 并讨论其衍射消光规律 三 12 分 已知某二维晶体具有正方结构 其晶格常数 为 a 试画出该晶格的前三个布里渊区 四 12 分 已知某一价金属由 N 个原子组成 试按 2 Sommerfeld 模型求其能态密度 g E 并求 T 0K 时电子 系统的费米能量 EF 五 16 分 试由紧束缚模型的结果 导出简立方结构晶 体 S 电子的能谱 并求 1 能带的宽度 2 k 态电子的速度 3 能带底部附近电子的有效质量 六 10 分 试简要说明导体 半导体和绝缘体的能带结 构特点 并画出能带结构示意图 2001 级物理专业级物理专业 光学光学 毕业考试试卷毕业考试试卷 一 40 分 填空 1 根据麦克斯韦电磁理论 光是 光 矢量是指 光在真空中的传播速度是 而光在介质中的传播速度为 2 两束光产生干涉的条件是 和 两光波相互干涉时 干涉 相长的条件是 干涉相消的条件是 3 3 光在均匀各向同性介质中沿 在两种不同 介质界面处发生 和 4 光在两指定点间的传播 实际的光程总是 其数学表达式为 5 当一束光从 介质射向 介质时 若 入射角满足 会发生全反射现象 6 在一个光具组可能有许多光阑 其中 叫有效光阑 有效光阑经它前面系统所成的像叫 而经它后面的系统所成的像叫 7 谱幅射通量密度指 面积元发出的波长在 间的光幅射通量 ds d 而发出的总辐射通量为 ds 8 两束线偏振光产生干涉的条件是 在偏振光干涉的光路中 当两偏振片正交放置时 出现 干涉相长的条件是 出现干涉相消的条件是 4 9 光通过物质时 一般会出现 和 现象 10 光的相速度是指 其值为 而光的群速度则是指 其值 为 11 所谓黑体 是指其吸收比 黑体的辐出度与温度的关系为 其单色辐出 度的峰值随温度升高而 其峰位随温度升高而 12 所有的实物粒子都具有 作为描述 粒子特征的物理量 E 和 P 与描述波动性特征的物理量和 之间的关系为 E P 物质波的统计意义为 二 10 分 在杨氏双缝干涉装置中 用一很薄的云母 片 n 1 58 覆盖其中的一条狭缝 这时屏幕上的第七级 明条纹恰好移到屏幕中央原零级条纹的位置 如果入射光 的波长为 550nm 则这云母片的厚度为多少 三 10 分 一片玻璃 n 1 5 表面附有一层油膜 n 1 32 今用一波长连续可调的单色光垂直照射 当 5 波长为 485nm 时 反射光干涉相消 当波长增为 679 nm 时 反射光再次干涉相消 试求油膜的厚度 四 12 分 波长为 600nm 的单色光垂直入射在一光栅 上 第二 三级明纹分别出现在 sin 0 20 与 sin 0 30 处 第四级缺级 试求 1 光栅常量 2 光栅狭缝宽度 3 屏上实际呈现的全部级数 五 10 分 高 5cm 的物体距凹面镜顶点 12cm 凹面 镜焦距是 10cm 求像的位置及高度 并作光路图 六 10 分 夜间自远处驶来来的汽车的两前灯相距 1 5m 如将人眼看成是产生衍射的圆孔 试估算正常人在 多远处才能分辨出光源是两个灯 设眼睛直径为 3mm 设光源发出的光波长为 550nm 七 8 分 在两个正交的理想偏振片之间有一个偏振 片以角速度 绕光的传播方向旋转 若入射的自然光强 度为 试证明透射光强为 0 I 4cos1 16 0 t I I 2002 级电技专业级电技专业 6 固体与半导体物理学固体与半导体物理学 期末试卷期末试卷 A 一 24 分 名词解释 晶胞和原胞 声学波和光学波 布洛赫定理 有效质量 回旋共振 简并半导体 二 24 分 简要回答 1 试简要说明元素半导体 Si 的晶体结构和能带结构特点 2 什么是晶体的对称性 描述晶体宏观对称性的基本对 称要素有哪些 3 什么是费密能量 为什么说在半导体物理中费密能级 尤为重要 4 导体 半导体和绝绝缘体有何本质区别 试分别画出 其能带结构示意图 5 试简要说明 n 半导体中费密能级与杂 质浓度和温度的关系 6 半导体中非平衡载流子复合的主要机制有哪些 三 14 分 已知某晶体的基矢为 试求 1 倒格子基矢和倒格子原胞体积 kca j a i a a j a i a a 3 2 1 2 3 2 2 3 2 7 2 晶面 210 的面间距 3 以前两个基矢构成二维晶格 试画出其第一 二 三布区 四 10 分 已知某金属晶体由 N 个二价原子组成 试求其能态密度表达式 并求 T 0K 时该金属的费密能量 和每个电子的平均能量 五 8 分 某一维晶体原子间互作用势为 式中 a 为晶格周期 试按近自由电子 a x a x xV 6 cos4 2 cos2 模型求其第一和第二禁带的宽度 六 10 分 设晶格常数为 a 的一维晶格 导带极小 值附近能量和价带极大值附近能量分别的为 c E v E 和式中 为常数 为电 0 2 1 2 0 22 3m kkh m kh Ec 0 22 0 2 1 2 3 6m kh m kh Ev 1 k 0 m 子的惯性质量 试求 1 禁带宽度 2 导带底电子有效质量 3 价带顶电子有效质量 4 价带电子跃迁到导带底时准动量的变化 七 10 分 已知 p 型半导体中受主浓度为 NA 试由 8 热平衡态下载流子浓度表达式和半导体的电中性条件 求 半导体处于饱和区时的费密能级位置和载流子浓度 2002 级电技专业级电技专业 固体与半导体物理学固体与半导体物理学 期末试卷期末试卷 B 一 40 分 请简要回答 1 什么是空间点阵 空间点阵和晶体结构间有何关系 2 什么是晶体的对称性 试画出三次旋转反演轴的投 影图并给出其等效对称要素 3 什么是格波 什么是声子 晶格振动时格波的波矢 取值数和模式取值数各为多少 4 在周期场中运动的电子其波函数和能谱各有何特点 5 什么是位错 其主要类型是什么 各有何特点 6 元素半导体 Ge 的晶体结构和能带结构各有何特点 7 什么是施主 杂质半导体中施主能级一般位于何处 试画出能带结构示意图 9 8 半导体和导体的导电机构有何不同 二 8 分 试证明面心立方的倒格子为体心立方 三 10 分 若一晶体中任意两原子的相互作用能可 以表示为 nm r b r a ru 式中 a b 为与晶体结构有关的常数 试求 1 平衡间距 0 r 2 晶体的结合能 0 U 四 10 分 试讨论由 N 个原子组成的一维原子链的 晶格振动 并求其色散关系和模式密度 即频率分布函数 五 12 分 由紧束缚模型 求二维正方格子的 s 电子 能谱 并求 1 能带宽度 2 K 态电子速度 3 带底和带顶电子有效质量 六 10 分 已知 n 型半导体中受主浓度为 ND 试由 热平衡态下载流子浓度表达式和半导体的电中性条件 求半导体处于饱和区时的费密能级位置和载流子浓度 10 七 10 分 300K 时 Ge 的本征电阻率为 47 cm 如电子和空穴迁移率分别为 3900和 1900 sVcm 2 sVcm 2 试求本征 Ge 的载流子的浓度 贵州大学贵州大学 2003年研究生入学考试试题年研究生入学考试试题 1 30分 请简要回答下列问题 1 什么是原胞 什么是晶胞 两者有何区别和联系 2 什么是晶体的对称性 晶体按其对称性是如何分 类的 3 晶体的主要结合类型有哪些 4 什么是格波 什么是声子 声子的能量和动量为 何值 5 什么是晶体缺陷 晶体中热缺陷的主要类型有哪 些 2 8分 试证明在晶体中不存在5次旋转轴的对称性 3 12分 某晶体具有面心立方结构 试写出具有对称 性特征的一组原胞基矢 并求其倒格子基矢 原胞 体积和中心布里渊区体积 11 4 10分 已知某晶体具有金刚石结构 试说明其所属 晶系和布喇菲格子类型 并讨论该晶体衍射时的消 光规律 5 10分 某一价金属由N个原胞组成 试求T 0K时该 的费密能量和电子的平均能量 6 10分 试分析周期场中运动的电子的波函数和能谱 特点 7 12分 试由紧束缚模型的结果出发 导出体心立方 晶体S电子的能谱表达式 并求 1 能带宽度 2 k态电子的速度 3 能带 底部和能带顶部附近电子的有效质量 8 8分 试由电子在能带中填充的情况 说明导体 半导体和绝缘体的本质区别 贵州大学贵州大学 2004 年研究生入学考试试题年研究生入学考试试题 一 40 分 解释下列名词 1 空间点阵和晶体结构 2 复式格子和布喇菲格子 3 密堆积和配位数 4 格波和声子 12 kca j a i aa j a i aa 3 2 1 2 3 2 1 2 3 2 1 5 声学波和光学波 6 德拜比热模型 7 有效质量 8 刃位错和螺位错 二 10 分 什么是晶体的对称性 试写出描述晶体宏观 对称性的基本对称要素 按对称性如何对晶体进行分类 三 10 分 试求面心立方晶体的几何结构因子 并讨论 哪些晶面的衍射不会出现 四 10 分 试说明金刚石的结合类型 并 简要说明轨道杂化的概念 五 20 分 已知某晶体的原胞基矢为 试求 9 倒格子基矢和倒格子原胞体积 10 晶面 210 的面间距 11 以为基矢画出第一 第二和第三布里渊 21 a a 区 六 12 分 已知某一维单原子链由质量为 m 晶格常 数为 a 相邻原子间互作用力常数为 的 N 个原子 组成 试求晶格振动的色散关系和模式密度 七 12 分 证明在一维周期场中运动的电 axVxV 13 子波函数为 其中 xuex k ikx axuxu kk 八 1