固体物理复习题

1、.简要回答下列问题：1.氯化钠与金刚石是复式格子还是简单格子，各自的基元中包含多少原子？分别是什么原子？ 复式格子，氯化钠基元包含一个钠原子和一个氯原子；金刚石基元包含2个碳原子。2.在固体物理中为什么要引入“倒空间”的概念？ 波的最主要指标是波矢K，波矢K的方向就是波传播方向，波矢的模值与波长成反比，波矢的量纲是m-1。讨论晶体与波的相互作用是固体物理的基本问题之一。一般情况下晶体的周期性、对称性等均在正空间描述，及在m的量纲中描述。为了便于讨论晶体与波的相互作用，必须把二者放到同一空间，同一坐标系下。我们的选择是把晶体变换到量纲是m-1空间即倒空间来，也就是说在倒空间找到正空间的“映射”。

2、3.在晶体的物相分析中，为什么使用X光衍射而不使用红外光？52页 在晶体衍射中，为什么不能用可见光？ 解答 晶体中原子间距的数量级为10-10米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于10米但可见光的波长为米是晶体中原子间距的100倍因此, 在晶体衍射中，不能用可见光。.4.碳化硅是一种常见的半导体材料，当产生晶格振动时，会形成多少支格波，其中声学支和光学支格波各多少支？3声学支 3*8-3=21光学支5.共价键的定义和特点是什么？共价键包括配位键，是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下达到电子饱和的状态，由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键。其本质是原子

3、轨道重叠后，高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。再加p169闫饱和性在共价键的形成过程中，因为每个原子所能提供的未成对电子数是一定的，一个原子的一个未成对电子与其他原子的未成对电子配对后，就不能再与其它电子配对，即，每个原子能形成的共价键总数是一定的，这就是共价键的饱和性。共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系是定比定律的内在原因之一。方向性除s轨道是球形的以外，其它原子轨道都有其固定的延展方向，所以共价键在形成时，轨道重叠也有固定的方向，共价键也有它的方向性，共价键的方向决定着分子的构形。11影响共价键的方向性的因素为轨道伸展方向6.钛酸锶是一种常

4、见的半导体材料，当产生晶格振动时，会形成多少支格波，其中声学支和光学支格波各多少支？15 3 3*5-3 127.何为杂化轨道？P171闫8.试说明声子概念的引入及其在固体物理中的重要性。P129闫 9.在晶体的物相分析中，产生衍射极大的必要条件是什么？布拉格条件劳厄条件等价53页啊10.什么是固体比热的爱因斯坦模型？并简述计算结果的意义。P122 黄晶格中的每一个原子都是三维量子谐振子；原子不互相作用；所有的原子都以相同的频率振动（与德拜模型不同11. 试画出自由电子和近自由电子能态密度的DEn关系图，并解释二者产生区别的原因。P216 黄12.晶格振动的Debye模型在高温和低温下都与实验

5、定律符合吗？为什么？13.“Bloch电子的波函数在正空间和倒空间均具有周期性”，这种说法是否正确？并说明理由。？14.试写出有效质量的表达式，引入有效质量的意义何在？P96 闫15.什么是声子的准动量？什么是Bloch电子的准动量？为什么称它们是“准”动量，而不直接称为动量？16.对近满带大量电子的运动状态可用空穴来等效，设某近满带只有态是空态，若在该空态补充一个假想电子，该近满带就成为满带。试问：空穴的速度与该假想电子的速度是否相同，为什么？相同p99 闫17.费米能级的物理意义是什么？在绝缘体中费米能级处在导带、禁带、价带的哪个中？费米能级位于禁带之中（即位于价带之上，导带之下），费米能

6、级是量子态是否被电子占据的分界线。能量高于费米能级的量子态基本是空的，能量低于费米能级的量子态基本上全部被电子所占据。 18.晶体有哪几种结合类型？五种 P49 黄简述金属晶体和共价晶体的性能特点？P172 闫P184闫将晶体中相互作用的电子和原子核构成的多粒子体系简化成周期场中运动的单电子模型作了哪些近似 为什么？19.有人认为：光学支一般对热导贡献小？你的看法如何？ 20. 将晶体中相互作用的电子和原子核构成的多粒子体系简化成周期场中运动的单电子模型作了哪些近似？P65闫各有何物理意义？各段里找 21. 已知半导体GaAs具有闪锌矿结构，Ga、As两原子的最近距离d=2.45埃，指出其布喇

7、菲格子的类型，面心立方格子并得出它的晶格常数a。P45 闫22简述金刚石、石墨的结构和物性，比较它们性质的异同。 金刚石呈正四面体空间网状立体结构，碳原子之间形成共价键。当切割或熔化时，需要克服碳原子之间的共价键，金刚石是自然界已经知道的物质中硬度最大的材料，它的熔点高。 石墨是片层状结构，层内碳原子排列成平面六边形，每个碳原子以三个共价键与其它碳原子结合，同层中的离域电子可以在整层活动，层间碳原子以分子间作用力（范德华力）相结合。石墨是一种灰黑色、不透明、有金属光泽的晶体。天然石墨耐高温，热膨胀系数小，导热、导电性好，摩擦系数小。耐高温 c的同素异形体。* 钻石是人类已知最硬的矿石；石墨却是

8、最软的矿石之一。* 钻石是终极的研磨剂；石墨却是非常好的润滑剂。* 钻石是一流的绝缘体；石墨却是良导体。* 钻石通常是透明的；石墨却是不透光的。* 钻石的结晶是立方晶系；石墨却是六方晶系。 23.在固体物理和半导体物理中，有时用简单的两条平行线来表示导带和价带（称为能带简图），在什么情况下可以这样作？讨论导电性时。空穴 满带 半满 空带 电子跃迁等二、计算题：1.已知金刚石的爱因斯坦温度=1320K,晶格常数为0.357nm,计算单位体积金刚石的晶格振动零点能。2A原子构成体心立方结构，立方体边长为a，如右上图。在A原子构成的体心立方结构的面心上再加上B原子，如右下图。试求：1） 给出它的物理学原胞的基矢、原胞内原子位矢、倒格子基矢；P30;P50YAN2）对右下图所示的结构，设A和B原子的原子散射因子分别是和，试确定几何结构因子。3.考虑一维双原子链，两个原子的质量分别是M1和M2，只计入最近邻原子间的相互作用，力常数是C，讨论当M1 M2时的振动情况。4.