浙江工业大学《固体物理》试卷A卷参考解答(2013.1)

浙江工业大学《固体物理》试卷A卷参考解答(2013.1)
浙江工业大学《固体物理》试卷A卷参考解答(2013.1)

浙江工业大学《固体物理学》课程期末试卷(A )参考解答

班级____________姓名___________学号_____________成绩_________

一、填空题:(每题3分, 共30 分)

1 晶体按对称性可分为__七__个大晶系,共有__14___种布拉菲格子 2. 晶体结构可简化为基元+ 点阵构成,因此,晶体的宏观对称性可能有的旋转对称操作包含(1,2,3,4,6)重轴。

3. 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所作的近似有(绝热近似、平均场单电子近似和周期场近似)。

4. 金刚石晶体的结合类型是典型的___共价结合____晶体,其基元包括__2____个不等价的碳原子。在晶体中有___3_____支声学波和___3____支光学波;

5. 对晶格常数为a 的SC 晶体,与正格矢22R ai aj ak =++ 正交的倒格子晶面族的

面指数为_(122)__,其面间距为__2/3a π_

6. 离子晶体的内能来自晶体中所有离子相互吸引库仑能和重叠排斥能之和。其体变模量K 主要取决于_排斥力变化率_;其结合能主要贡献来自于_库仑能_。

7. 根据布洛赫定理,固体中电子的波函数可表示为()()ik r

k r e u r ψ?=

8. 在第一布里渊区的中心附近,费米面为(近似球面)

9. 负电性是用来标志 原子得失电子能力 的物理量。同一周期,原子的负电性不断 加强(增加) 。

10. 设一维简单晶格是由N 个格点组成,则一个能带能容纳2N 个电子。一个能带包含的能级数是N/2个。

二、解答题(每题4分, 共20 分)

1.试解释能量不连续面方程(/2)0n n G k G ?+=

几何意义和物理意义

几何意义:在k 空间从原点所作的倒格子矢量n G

垂直平分面方程,即布里

渊区边界。

物理意义:基于近自由电子模型求能带结构时,在该垂直平分面上的k

, 非

简微扰不适用,而应运用简并微扰。(其物理意义相当于布洛赫波被晶格散射时满足布啦格衍射而相互加强,非简微扰不适用,而应运用简并微扰) 2. 简述近自由电近似和紧束缚近似的物理思想

近自由电子近似:金属中电子受周期场作用,周期场偏离其平均值起伏较小,作为零级近似,略去起伏,而将起伏作为微扰来处理。

紧束缚近似:电子在原子(格点)附近,主要受该原子势场作用,而将其它原子(格点)势场对该电子的作用视作微扰。 3. 分析固体物理学中原胞与单胞的区别和联系。

在结晶学中,晶胞选取的原则是既要考虑晶体结构的周期性又要考虑晶体的宏观对称性;而原胞的选取只考虑晶体结构周期性。单胞的体积一般为原胞体积的整数倍。

4. 波矢空间与倒格空间有何关系?为什么说波矢空间内的状态点是准连续的?

波矢空间与倒格空间处于统一空间,倒格空间的基矢分别为321 b b b 、、

, 而波矢空间的基矢分别为32N N / / /321b b b 、、1N , N 1、N 2、N 3分别是沿正格子基矢321 a a a 、、

方向晶体的原胞数目. 倒格空间中一个倒格点对应的体积为

*321) (Ω=??b b b ,

波矢空间中一个波矢点对应的体积为

N N b N b N b *

332211)(Ω=??,

即波矢空间中一个波矢点对应的体积, 是倒格空间中一个倒格点对应的体积的1/N . 由于N 是晶体的原胞数目, 数目巨大, 所以一个波矢点对应的体积与一个倒格点对应的体积相比是极其微小的. 也就是说, 波矢点在倒格

空间看是极其稠密的. 因此, 在波矢空间内作求和处理时, 可把波矢空间内的状态点看成是准连续的.

5. 在立方晶格中,原胞基矢为123(/2)()a ai a aj a a i j k ===++

,,的晶体

为何种结构? 为什么? 晶体的原胞的体积

301231()2v a a a a =??=

构造新的矢量

32()2

a v a a i j k =-=-+

31()2a u a a i j k =-=-++

123()2

a w a a a i j k =+-=+-

原胞的体积和新基矢推断, 晶体结构为体心立方结构

三、计算题(共4题,50分)

1(15分). 试求由5个原子组成的一维单原子晶格振动频率。设原子质量248.3510g m -=?,恢复力常数15N/m β=。

解:第n 个原子的动力学方程:2112(2)n

n n n d m dt

μβμμμ+-=+-

其通解为:()

i t naq n Ae ωμ-=

代入上式得2

24sin ()2

aq

m βω=

(或直接给出此式5分) 利用波恩-卡门条件(周期性边界条件)N n n μμ+=,得2q h Na

π

=? 因为q a

a

π

π

-

<≤

,所以22

N N

h -

<≤,N =5,故h=-2,-1,0,1,2,q 只有取: 4224,,0,,

5555q a a a a

ππππ

=-

-

故有:13

158.0610rad/s ωω==? 13

24 4.9910rad/s ωω==?

30ω= 10分

2(10分).设晶体中有N 个原胞,每个原胞中只有一个原子。晶体中每个振

子的零点振动能为1

2

ω ,试分别利用爱因斯坦模型和德拜模型求晶体的零

点振动能。(已知德拜模型的模式密度为()2

23

32s

V g v ωωπ=,V 为晶体的体积,德拜温度为D θ)

解:根据量子力学零点能是谐振子所固有的,与温度无关,故T =0K 时振动能0E 就是各振动模零点能之和。 对于爱因斯坦模型,有

013

322

E N N ωω=?= 5分

对德拜模型,有

()()200230

1322m

m

s

V E E g d d v ωωωωωωωωπ==??

?

4

23

316m s V v ωπ= 又因: 23

2323

33326m

m s s

V V N d v v ωωωωππ==?

, 所以有 3

23

6m

s

V N v ωπ= 这样4

023

39168

m m s V E N v ωωπ=

= 由于m B D k ωθ= 得09

8

B D E Nk θ=

5分 一股晶体德拜温度为~210K ,可见零点振动能是相当大的,其量值可与温

升数百度所需热能相比拟.

3(15分).根据紧束缚近似,S 态电子能量为∑?--=l

l R R k i at

s e J J E k E

10)(,应用最近邻近似,导出(1)晶格常数为a 的一维s 态电子能量表达式;(2)带顶和带底的有效质量;(3)能带宽度。

解:(1)∑?--=l

l R R k i at

s e J J E k E

10)(考虑最近临格点,其坐标分别为(-a 、0)和(a 、0)代为公式可得其结果为:

ka J J E k E at s cos 2)(10--=

……….5分

(2)22

*

2

221/2cos E m k a J ka

?==?

能带底部0k = 有效质量2

*

21

2m a J =

能带顶部k a

π

= 有效质量2

*

212m a J =- 5分

(4)能带宽度 (

)(0)E E E a

π

?=-14J = 5分

4(10分)设电子在周期性场中的势能函数为:

0, (1)()0, (1)(1)V na x n a d

V x n a d x n a <≤+-?=?+-<≤+?

,其中a=2d 。

(1) 画出此势能曲线,并求其平均值;

(2) 用近自由电子近似模型,求出晶体的第一个及第二个禁带宽度。 解:(1)画势能曲线 2分

平均值:000011()2

===??a d

V V V x dx V dx a a 3分

(2)自由电子近似中,势能函数的第n 个傅里叶系数

2200

00

1

1

|()|(1)12/2ππππ---??=

==

=

--???d

n

n i

x i

x d

n a

a

V V V n V e dx e

a a i n a

n

122|(1)|2|(2)|0

π==

==g g V E V E V 5分

浙江工业大学大学物理稳恒磁场习题答案.

2014/08/20张总灯具灯珠初步设想 按照要求: 亮度比例关系:蓝光:白光:红光=1:1:8 光源总功率不超过20W。 一、蓝光光源: 1、光源形式:SMD 2835、芯片安萤11*28mil封装、 2、电路连接:2并20串、 3、光电参数: 单颗光源:IF:60mA、VF:3.0-3.2V、WLD:440-450nm、PO:0.2W、IV:3.5-4lm、 电路总输入:IF:120mA、VF:60-64V、WLD:440-450nm、PO:7.5W、IV:140-160lm、 4、成本:68元/K, πμT; 当cm r 5.45.3≤≤时, 2 1、光源形式:SMD 2835、库存光源第1KK或第2KK光源中正白色温、 2、电路连接:1并20串、 3、光电参数: 单颗光源:IF:20mA、VF:3.0-3.2V、CCT:6000K、PO:0.06W、IV:7-8lm、电路总输入:IF:20mA、VF:60-65V、PO:1.2W、IV:140-160lm、 成本:72元/K,

三、红光光源: 1、光源形式:SMD 2835、芯片连胜红光30*30mil封装、 2、电路连接:1并30串、 3、光电参数: 单颗光源:IF:150mA、VF:2.0-2.2V、WLD:640-660nm、PO:0.3W、IV:40- 45lm、 电路总输入:IF:150mA、VF:60-66V、WLD:640-660nm、PO:9.5W、IV:1200-1350lm、 4、成本:约420元/K, --=-?-=∑πσ r r r r r d d r d I B /4101.8(31.01079(24109(105104(24(234 222 423721222220-?=?--????=--=----πππμT; 当cm r 5.4≥时, 0∑=i I , B=0 图略 7-12 解:(1

固体物理精彩试题库(大全)

一、名词解释 1.晶态--晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列,或称为长程有序。 2.非晶态--非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列,但在几个原子的围保持着有序性,或称为短程有序。 3.准晶--准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料,其特点是原子有序排列,但不具有平移周期性。 4.单晶--整块晶体原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体。 5.多晶--由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的固体材料。 6.理想晶体(完整晶体)--在结构完全规则的固体,由全同的结构单元在空间无限重复排列而构成。 7.空间点阵(布喇菲点阵)--晶体的部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限重复排列,这些点子的总体称为空间点阵。 8.节点(阵点)--空间点阵的点子代表着晶体结构中的相同位置,称为节点(阵点)。 9.点阵常数(晶格常数)--惯用元胞棱边的长度。 10.晶面指数—描写布喇菲点阵中晶面方位的一组互质整数。 11.配位数—晶体中和某一原子相邻的原子数。 12.致密度—晶胞原子所占的体积和晶胞体积之比。 13.原子的电负性—原子得失价电子能力的度量;电负性=常数(电离能+亲和能) 14.肖特基缺陷—晶体格点原子扩散到表面,体留下空位。 15.费仑克尔缺陷--晶体格点原子扩散到间隙位置,形成空位-填隙原子对。 16.色心--晶体能够吸收可见光的点缺陷。 17.F心--离子晶体中一个负离子空位,束缚一个电子形成的点缺陷。 18.V心--离子晶体中一个正离子空位,束缚一个空穴形成的点缺陷。 19.近邻近似--在晶格振动中,只考虑最近邻的原子间的相互作用。 20.Einsten模型--在晶格振动中,假设所有原子独立地以相同频率E振动。 21.Debye模型--在晶格振动中,假设晶体为各向同性连续弹性媒质,晶体中只有3支声学波,且=vq 。 22.德拜频率D──Debye模型中g()的最高频率。 23.爱因斯坦频率E──Einsten模型中g()的最可几频率。 24.电子密度分布--温度T时,能量E附近单位能量间隔的电子数。 25.接触电势差--任意两种不同的物质A、B接触时产生电荷转移,并分别在A和B上产生电势V A、V B,这种电势称为接触电势,其差称为接触电势差。 25.BLoch电子费米气--把质量视为有效质量 m,除碰撞外相互间无互作用,遵守费米分布的

固体物理测试卷合集

固体物理测试卷(3) 一、(6题,每题5分,共30分)简要回答下列问题: 1. 解释费米面(Ferimi surface ) 【解答】 绝对零度下(T=0k ),晶体中电子在k 空间中占据态与未占据态的分界面。在非零温度下指电子占据几率为1/2的状态所构成的面。 2. 解释布里渊区和第一布里渊区(Brillourin Zone, First Brillourin Zone ) 【解答】 在倒格子空间,以一格点为原点,此格子与其余格点连线的垂直平分面所围成的区域称为布里渊区。其中包含原点在内的最小封闭区域(WS 原胞)为第一布里渊区,与第一布里渊区连通的区域(三维时面连通,二维时线连通)为第二布里渊区。 3. 试用能带论简述导体、绝缘体、半导体中电子在能带中填充的特点。 【解答】 金属或导体中的价电子没有把价带(最高填充带)填满,此为导带。 绝缘体中的价电子正好把价带填满,且更高的许可带(空带)与价带间相隔较宽的禁带。 半导体和绝缘体相似,但禁带较窄。 4. 解释朗道能级(Landan level ) 【解答】 在垂直与恒定磁场的平面内,电子的圆周运动对应于以一种简谐运动,其能量是量子化的: c v v ωεη)+=2 1( (v=1,2,3...........) m eB c = ω 这些量子化的能级称为朗道能级。 5. 长光学支格波与长声学支格波本质上有何区别? 【解答】 长光学支格波的特征是每个原胞内的不同原子做相对振动,振动频率较高,它包含了晶格振动频率最高的振动模式。长声学支格波的特征是原胞内的不同原子没有相对位移,原胞做整体运动,振动频率较低,它包含了晶格振动频率最低的振动模式,波速是一常数。任何晶体都存在声学支格波,但见到晶格(非复式格子)晶体不存在光学支格波。

数分试卷

浙江工业大学数学分析(二)期末试卷(A)09-06 班级 学号 姓名 成绩 一、填空题(21%) 1、封闭曲线θ3cos =r ??? ??≤≤-66 πθπ所围的面积是 。 2、反常积分? ∞++02312cos dx x x 是条件收敛还是绝对收敛?答: 。 3、级数ln 1 12n n ∞=∑是收敛还是发散?答: 。 4、幂级数1 (1)2n n x n ∞=-∑的收敛域为 。 5、设)(x f 是以π2为周期的周期函数,在[)ππ,-上22)(x x f -=π,则其Fourier 级数的和函数)(x S 在π27处的值72S π??= ??? 。 6、设()22y x f z -=,其中f 可导,则=??+??y z x x z y 。 7、函数 xyz z xy u -+=32在点)1,1,1(处的梯度为________________;在点)1,1,1(处沿 方向}2,1,0{=l 的方向导数为________________。 二、选择题(16%) 1、若),(y x f z =于点()00,y x 处可微,则下列结论错误的是 ( ) (A )),(y x f 于点()00,y x 处连续; (B) ),(),,(y x f y x f y x 于点()00,y x 处连续; (C ) ),(),,(y x f y x f y x 于点()00,y x 处存在; (D) 曲面),(y x f z =在()),(,,0000y x f y x 处有切平面。 2、二重极限与累次极限之间的关系正确的是 ( ) (A)若二重极限存在,则两个累次极限均存在且相等; (B)若二重极限存在,且其中一个累次极限存在,则另一累次极限存在; (C)若累次极限均存在但不相等,则重极限必不存在;

大学物理试题库 207-浙江工业大学

浙江工业大学学校 207 条目的4类题型式样及交稿式样 207热力学第二定律、熵和熵增加原理、玻尔兹曼熵关系:选择12 判断17 一、选择题 题号:20712001 分值:3分 难度系数等级:2 1. 根据热力学第二定律可知: (A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功. (B) 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体 (C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程. (D) 一切自发过程都是不可逆的.[] 答案:D 题号:20712002 分值:3分 难度系数等级:2 2. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的. (A) 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体. (B) 功可以全部变为热,但热不能全部变为功. (C) 气体能够自由膨胀,但不能自动收缩. (D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量.[] 答案:C 题号:20713003 分值:3分 难度系数等级:3 3. 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体.若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后 (A) 温度不变,熵增加. (B) 温度升高,熵增加. (C) 温度降低,熵增加. (D) 温度不变,熵不变.[] 答案:A 题号:20713004 分值:3分 难度系数等级:3 4. “理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外作功.”对此说法,有如下几种评论,哪种是正确的? (A) 不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律. (B) 不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律. (C) 不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律. (D) 违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律.[] 答案:C

固体物理期末考试试卷

f)固体物理期末考试试题 物理系——年级班课程名称:固体物理共1页学号:姓名: 填空(20分,每:题2分) 1,对晶格帝数为?的SC晶体,与正格矢R=ai+2aj+2亦正交的倒格子品面践的面指数为(),其面间距为(). 2典型离子晶体的体积为V,最近邻西离子的距离为京晶体的格波数目为(),长光学波的()波会引起离子晶体宏观上的极化, 3. 金刚石晶体的结合类型是典型的()晶体,它有 ()支格波. 4. 当电子道受到某一品面族的强烈反射时,电子平行于档面族的?平均 速 度(:)零,电子波矢的末端处在()边界上. 3.西却不同金属接触后,费米能级高的带()电. 对导噌有贡献 的是()的电子. 二.(泻分) 1. 证明立方晶系的晶列[冲]与晶而族W)正交. 2. 设品格常数为?,求立方晶系密勒指数为W的晶面族的面间即. 三(潟分) 设质量为r的同种顷子纽成的一维双原子分子链,分子内部的力系数为■,分子间相邻原子的力系数为反,分子的两原子的间距为d晶格常数为e 1. 列出原子运动方程一 2. 求出格波的振功谱 四.(30分) 对于晶格常数为?的SC晶体 1. 以紧束缚近似求非筒并s态电了的能带. 2. 画出第一4渊区[”0]方向的能带曲线,求出带宽, 3. 当电子的波矢?时,求导致电了产生布拉格反射的出湎.族的ifli 指数. (试逐而答卷上交) 填空(20分■每题2分) 1. 对晶格常数为“的SC晶体■与正格矢R瑚翎林正交的倒格子晶面族 2-T 的血指数为(122 ),其面间距为(元). 2. 典型离子跚体的体枳为K最近邻阳离了的距离为R,晶体的格波数3V 目为(卞),长光学波的《纵)波会引起离子晶体宏观上的极化. 3. 金刚石品体的结合类型是典型的(共价结合)晶体,它有(6 )支格波. L当电子遭受到某一晶仙破的强烈反射时,电子平行于晶血族的平均速度(不为)零,电子波矢的末端处在(布里渊区)边界上.

浙江工业大学1011(一)大学物理试卷B卷评分标准

浙江工业大学《大学物理》课程考试试卷卷 [10/11(一)],2011.2 任课教师______________作业(选课)序号______________学院________________ 班级__________________姓名_____________学号______________成绩____________ 一、单项选择题(共10题,每题3分,共30分). 1. 磁场的高斯定理??=?0S d B 说明了下面的哪些叙述是正确的? a 、穿入闭合曲面的磁感应线条数必然等于穿出的磁感应线条数; b 、穿入闭合曲面的磁感应线条数不等于穿出的磁感应线条数; c 、一根磁感应线可以终止在闭合曲面内; d 、一根磁感应线可以完全处于闭合曲面内。 (A )ad ; (B )ac ; (C )cd ; (D )ab 。 [ A ] 2. 无限长直圆柱体,半径为R ,沿轴向均匀流有电流.设圆柱体内( r < R )的磁感强度为B i ,圆柱体外( r > R )的磁感强度为B e ,则有 (A) B i 、B e 均与r 成正比. (B) B i 、B e 均与r 成反比. (C) B i 与r 成反比,B e 与r 成正比. (D) B i 与r 成正比,B e 与r 成反比. [ D ] 3. 一弹簧振子,当0t =时,物体处在/2x A =(A 为振幅)处且向正方向运动,则它的初相位为 [ C ] (A ) π3; (B )π 6 ; (C )-π3; (D )-π6。 4. 一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如右图所示),设入射角等于布儒斯特角i 0,则在界面2的反射光 [ B ] (A) 是自然光. (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面. (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面. (D) 是部分偏振光. 5.已知两个同方向、同频率的简谐振动,π5 1 10cos(61+=t x ),)10cos(72?+=t x 。当 合成振动的合振幅最小时,?等于 [ D ] (A )π; (B )0.2π ; (C )0.5π ; (D )1.2π

固体物理历年试卷

2001级物理专业《固体物理学》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E F 。 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。 一、 。 2002级电技专业 《固体与半导体物理学》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; (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。 ?????????=+-=+=k c a j a i a a j a i a a 321232232

固体物理试题(A) 附答案

宝鸡文理学院试题 课程名称 固体物理 适 用 时 间 2010年1月12日 试卷类别 A 适用专业、年级、班06级物理教育1-3班 一、简要回答以下问题:(每小题6分,共30分) 1、试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。 2、试述离子键、共价键、金属键、范德瓦尔斯和氢键的基本特征。 3、什么叫声子?对于一给定的晶体,它是否拥有一定种类和一定数目的声子? 4、周期性边界条件的物理含义是什么?引入这个条件后导致什么结果?如果晶体是无限大, q 的取值将会怎样? 5、金属自由电子论作了哪些假设?得到了哪些结果? 二、证明题(1、3题各20分;第2题10分,共50分) 1、试证明体心立方格子和面心立方格子互为正倒格子。(20分) 2、已知由N 个相同原子组成的一维单原子晶格格波的态密度可表示为(10) 2122)(2)(--= ωωπωρm N 。 式中m ω是格波的最高频率。求证它的振动模总数恰好等于N 。 3、利用刚球密堆模型,求证球可能占据的最大体积与总体积之比为(20分) (1)简单立方π / 6;(2 / 6; (3 / 6(4 / 6;(5 / 16。 三、计算题 (每小题10分,2×10=20分) 用钯靶K α X 射线投射到NaCl 晶体上,测得其一级反射的掠射角为5.9°,已知NaCl 晶胞中Na +与Cl -的距离为2.82×10-10m ,晶体密度为2.16g/cm 3。 求: (1)、X 射线的波长; (2)、阿伏加德罗常数。

宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准 课程名称 固体物理学 适 用 时 间 2010年1月 12日 试卷类别 A 适用专业、年级、班 06物理教育1、2、3班 注意事项 一、简要回答以下问题(每小题6分,5×6=30分) 1.试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。 解:晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列,或称为长程有序。非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列,但在几个原子的范围内保持着有序性,或称为短程有序。准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料,其特点是原子有序排列,但不具有平移周期性。 另外,晶体又分为单晶体和多晶体:整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体;而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的。 2.试述离子键、共价键、金属键、范德瓦尔斯和氢键的基本特征。 解:(1)离子键:无方向性,键能相当强;(2)共价键:饱和性和方向性,其键能也非常强;(3)金属键:有一定的方向性和饱和性,其价电子不定域于2个原子实之间,而是在整个晶体中巡游,处于非定域状态,为所有原子所“共有”;(4)范德瓦尔斯键:依靠瞬时偶极距或固有偶极距而形成,其结合力一般与 成反比函数关系,该键结合能较弱;(5)氢键:依靠氢原子与2个电负性较大而原子半径较小的原子(如O ,F ,N 等)相结合形成的。该键也既有方向性,也有饱和性,并且是一种较弱的键,其结合能约为50kJ/mol 。 3. 什么叫声子?对于一给定的晶体,它是否拥有一定种类和一定数目的声子? 解:声子就是晶格振动中的简谐振子的能量量子,它是一种玻色子,服从玻色-爱因斯坦统计,即具有能量为 的声子平均数为11 )()/()(-=T k q w j B j e q n 对于一给定的晶体,它所对应的声子种类和数目不是固定不变的,而是在一定的条件下发生变化。 4. 周期性边界条件的物理含义是什么?引入这个条件后导致什么结果?如果晶体是无限大, 的取值将会怎样? 解:由于实际晶体的大小总是有限的,总存在边界,而显然边界上原子所处的环境与体内原子的不同,从而造成边界处原子的振动状态应该和内部原子有所差别。考虑到边界对内部原子振动状态的影响,波恩和卡门引入了周期性边界条件。其具体含义是设想在一长为 的有限晶体边界之外,仍然有无穷多个相同的晶体,并且各块晶体内相对应的原子的运动情况一样,即第 个原子和第 个原子的运动情况一样,其中 =1,2,3…。 引入这个条件后,导致描写晶格振动状态的波矢 只能取一些分立的不同值。 如果晶体是无限大,波矢 的取值将趋于连续。 5. 金属自由电子论作了哪些假设?得到了哪些结果? 解:金属自由论假设金属中的价电子在一个平均势场中彼此独立,如同理想气体中的粒子一样是“自由”的,每个电子的运动由薛定谔方程来描述;电子满足泡利不相容原理,因此,电子不服从经典统计而

浙江工业大学《大学物理A》上模拟试卷09-10(二)

浙江工业大学09级《大学物理》(上)模拟试卷 一、 选择题:(共30分,每题3分) 1.(0908)图(a)为一绳长为l 、质量为m 的单摆.图(b)为一长度为l 、质量为m 能绕水平固定轴O 自由转动的匀质细棒.现将单摆和细棒同时从与竖直线成θ的角度的位置由静止释放,若运动到竖直位置时,单摆、细棒角速度分别以1ω、2ω表示.则: (A) 2121ωω=. (B) 1 = 2. (C) 213 2 ωω=. (D) 213/2ωω= 2.(5541)设某种气体的分子速率分布函数为f (v ),则速率在v 1─v 2区间内的分子的平均速率为 (A) ()? 2 1 d v v v v v f . (B) ()?2 1 d v v v v v v f . (C) ()? 2 1 d v v v v v f /()?2 1 d v v v v f . (D) ()? 2 1 d v v v v f /()?∞ 0d v v f . 3.(4559)下列各图所示的速率分布曲线,哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线? v v (a) (b)

4.(4048)一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当体积增大时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是: (A) Z 减小而λ不变. Z 减小而λ增大. (C) Z 增大而λ减小. Z 不变而λ增大. 5.(4091)如图所示,一定量理想气体从体积V 1,膨胀到体积V 2分别经历的过程是:A →B 等压过程,A →C 等温过程;A →D 绝 热过程,其中吸热量最多的过程 (A) 是A →B. (B) 是A →C. (C) 是A →D. (D) 既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。 6.(1434)关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是: (A) 如果高斯面上E 处处为零,则该面内必无电荷. (B) 如果高斯面内无电荷,则高斯面上E 处处为零. (C) 如果高斯面上E 处处不为零,则高斯面内必有电荷. (D) 如果高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电场强度通量必不为零. 7.所列四图分别表示理想气体的四个设想的循环过程.请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的标号.[ ] V

最新山东大学固体物理期末测试题课程试卷1

山东大学试题 一. 填空(20分, 每题2分) 1.对晶格常数为a的SC晶体,与正格矢R=a i+2a j+2a k正交的倒格子晶面族的面指数为( 122 ), 其面间距为 ( ). 2.典型离子晶体的体积为V, 最近邻两离子的距离为R, 晶体的格波数目为( ), 长光学波的( 纵 )波会引起离子晶体宏观上的极化. 3. 金刚石晶体的结合类型是典型的(共价结合)晶体, 它有( 6 )支格波. 4. 当电子遭受到某一晶面族的强烈反射时, 电子平行于晶面族的平均速度(不为 )零, 电子波矢的末端处在(布里渊区)边界上. 5. 两种不同金属接触后, 费米能级高的带(正)电.对导电有贡献的是 (费米面附近)的电子. 二. (25分) 1. 证明立方晶系的晶列[hkl]与晶面族(hkl)正交. 1.设为晶面族的面间距为, 为单位法矢量, 根据晶面族的定义, 晶面族将分别截为 等份,即 (,)==a(,)=, (,)= a(,) =, (,)= a(,) =. 于是有 =++ =(++). (1) 其中, 、、分别为平行于三个坐标轴的单位矢量. 而晶列的方向矢量为 ++ =(++). (2) 由(1)、(2)两式得

=, 即与平行. 因此晶列与晶面正交. 2. 设晶格常数为a, 求立方晶系密勒指数为(hkl)的晶面族的面间距. 2. 立方晶系密勒指数为(hkl)的晶面族的面间距 三. (25分) 设质量为m的同种原子组成的一维双原子分子链, 分子内部的力系数为β1, 分子间相邻原子的力系数为β2, 分子的两原子的间距为d, 晶格常数为a, 1. 列出原子运动方程. 2. 求出格波的振动谱ω(q). 1. 原子运动方程 1.格波的振动谱ω(q)= 四. (30分) 对于晶格常数为a的SC晶体 1. 以紧束缚近似求非简并s态电子的能带. 2. 画出第一布里渊区[110]方向的能带曲线, 求出带宽. 3.当电子的波矢k=i+j时,求导致电子产生布拉格反射的晶面族的面指数 1. 紧束缚近似非简并s态电子的能带 2. 第一布里渊区[110]方向的能带曲线

固体物理考试题

2004-2005学年第一学期期末考试试题(A 卷) 固体物理 使用班级: 02033401、02033402、02033403 一、填空题(20分) [每空1分] 1、半导体材料Si 和Ge 单晶的晶体点阵类型为 , 倒易点阵类型 为 ,第一布里渊区的形状为 ,每个原子的最 近邻原子数为 。 2、某元素晶体的结构为体心立方布拉菲格子,其格点面密度最大的晶面系的密勒指数是 ,该晶面系相邻晶面的面间距是 。(设其晶胞参数为a ) 3、某晶体中两原子间的相互作用势12 6r B r A )r (u +-=,其中A 和B 是经验参数为正值,r 为原子间距,试指出 项为引力势, 为斥力势,平衡时最近邻两原子间距0r = 。 4、金刚石晶体的结合类型是典型的 晶体, 它有 支声学支, 支光学支。 5、金属中的传导电子分布遵从 分布,其表达式是 ,其物理意义是 。 6、晶体膨胀时,费米能级 ;温度升高时,费米能级 。(请选填升高或降低) 7、可以测定晶格振动色散关系的实验方法有哪些,请写出三种 , , 。

二、简答题(30分) [每题10分] 1、试从能带论简述导体,绝缘体和半导体中电子在能带中填充的特点。 2、爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是什么? 3、原子间的排斥作用和吸引作用有何关系? 起主导的范围是什么? 三、作图题(15分) 对于点阵常数为2a的二维正方点阵,(a)计算倒易点阵的初基矢量;(b)画出第一、第二、第三布里渊区;(c)计算第一布里渊区的体积。 四、证明题(13分) 写出半导体中的质量作用定律,并推导之。 五、计算题(22分) [10分+12分] 1、从体心立方铁的(110)平面来的X-射线反射的布喇格角为22o,X-射线波长 =1.54?。(a)试计算铁的立方晶胞边长;(b)从体心立方结构铁的(111)平面来的反射的布喇格角是多少?

大学物理试题库 206-浙江工业大学

浙江工业大学 学校 206 条目的4类题型式样及交稿式样 206 循环过程、卡诺循环、热机效率、致冷系数 15 15 15 10 一、 选择题 题号:20613001 分值:3分 难度系数等级:3 1. 一定量的理想气体,分别经历如图(1) 所示的 abc 过程,(图中虚线ac 为等温线),和图(2) 所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线).判断这两种过 程是吸热还是放热. (A) abc 过程吸热,def 过程放热. (B) abc 过程放热,def 过程吸热. (C) abc 过程和def 过程都吸热. (D) abc 过程和def 过程都放热. [ ] 答案:A 题号:20612002 分值:3分 难度系数等级:2 2. 一定量的理想气体,从p -V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ,已知a 、b 两态处于同一条绝热线上(图中虚线是 绝热线),则气体在 (A) (1)过程中吸热,(2) 过程中放热. (B) (1)过程中放热,(2) 过程中吸热. (C) 两种过程中都吸热. (D) 两种过程中都放热. [ ] 答案:B 题号:20612003 分值:3分 难度系数等级:2 3.一定量的某种理想气体起始温度为T ,体积为V ,该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V ,(2)等体变化使温度恢复为T ,(3) 等温压缩到原来体积 V ,则此整个循环过程中 (A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功 (C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 [ ] 答案:A 题号:20613004 分值:3分 难度系数等级:3 V V

中科院物理所固体物理博士入学考试试题

第一部分 (共6题,选作4题,每题15分,共计60分;如多做,按前4题计分) 1. 从成键的角度阐述Ⅲ-Ⅴ 族和Ⅱ-Ⅵ 族半导体为什么可以形成同一种结构:闪锌矿结构。 2. 请导出一维双原子链的色散关系,并讨论在长波极限时光学波和声学波的原子振动特点。 3. 从声子的概念出发,推导并解释为什么在一般晶体中的低温晶格热容量和热导率满足T3关系。 4. 设电子在一维弱周期势场V(x)中运动,其中V(x)= V(x+a),按微扰论求出k=±π/a处的能隙。 5. 假设有一个理想的单层石墨片,其晶格振动有两个线性色散声学支和一个平方色散的声学支,分别是ω=c1k,ω=c2k,ω=c3k(其中c1,c2和c3(π/a)是同一量级的量,a是晶格常数)。 1)试从Debye模型出发讨论这种晶体的低温声子比热的温度依赖关系,并作图定性表示其函数行为; 2)已知石墨片中的每一个碳原子贡献一个电子,试定性讨论电子在k空间的填充情况及其对低温比热的贡献情况。 6. 画出含有两个化合物并包含共晶反应和包晶反应的二元相图,注明相应的共晶和包晶反应的成分点和温度,写出共晶和包晶反应式。 第二部分 (共9题,选做5题,每题8分,总计40分;如多做,按前5题计分) 1. 从导电载流子的起源来看,有几种半导体 2. 举出3种元激发,并加以简单说明。 3. 固体中存在哪几种抗磁性铁磁性和反铁磁性是怎样形成的铁磁和反铁磁材料在低温和高温下的磁化有什么特点 4. 简述固体光吸收过程的本证吸收、激子吸收及自由载流子吸收的特点,用光吸收的实验如何确定半导体的带隙宽度 5. 利用费米子统计和自由电子气体模型说明低温下的电子比热满足T线性关系。 6. 超导体的正常态和超导态的吉布斯自由能的差为μ0Hc2(T),这里Hc是超导体的临界磁场,说明在无磁场时的超导相变是二级相变,而有磁场时的相变为一级相变。

固体物理模拟试题参考答案

固体物理模拟试题参考 答案 文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

模拟试题参考答案 一、名词解释 1.基矢、布拉伐格子 为了表示晶格的周期性,可以取任一格点为原点,由原点到最近邻的格点可得三个独立的矢量a 1、a 2、a 3,则布拉伐格子中的任一格点的位置可以由原点 到该格点的矢量R l (332211a a a l l l R l ++=,l 1、l 2、l 3为整数)来表示,这样常称 a 1、a 2、a 3为基矢。 由于整个晶体可以看成是基元(组成晶体的最小单元)的周期性重复排列构成,为了研究晶体的周期性,常常把基元抽象成一个点,这些点称为格点(或结点),由这些格点在空间周期性的重复排列而构成的阵列叫布拉格点阵(或布拉伐格子)。 2.晶列、晶面 在布拉伐格子中,所有格点均可看成分列在一系列相互平行的直线上,这族直线称之为晶列,—个布拉伐格子可以有无限多族方向不同的晶列。布拉伐格子中的所有格点也可看成分列在一系列相互平行的平面上,这族相互平行的平面称为晶面。一个布拉伐格子也可以看成有无限多族方向不同的晶面。为了标志各个不问族的晶面。 3、格波与声子 晶格振动模式具有波的形式,称为格波。

在简谐近似下格波矢相互独立的,这样晶格振动的能量是量子化的,声子就是格波的能量量子,它不是真实存在的粒子,它反映的是晶格原子集体运动状态的激发单元。 4.能带 晶体中的电子,在零级近似中,被看成是自由电子,能量本征值0k E 作为k 的函数,具有抛物线的形式。晶格周期起伏势的微扰,使得k 状态与2k n a π+(n 为任意整数)状态相互作用,这个作用的结果使得抛物线在2n a π处断开而形成一个个的带,这些就称为能带。 5.Bloch 函数 晶体中电子的波函数具有这样的形式,()()ik r r e u r ψ?=,其中()()n u r R u r +=是具晶格周期性的函数。此处的()r ψ就是Bloch 函数。因此,Bloch 函数是一个平面波和一个晶格周期函数的乘积 6.施主,N 型半导体 在带隙中提供带有电子的能级的杂质称为施主。主要含施主杂质的半导体,导电几乎完全依靠由施主热激发到导带的电子。这种主要依靠电子导电的半导体,称为N 型半导体。 二.简答题 1.能带理论的三种近似分别是什么怎样定义的 答:绝热近似、单电子近似和周期场近似 绝热近似:由于原子核质量比电子的质量大得多,电子的运动速度远大于原子核的运动速度,即原子核的运动跟不上电子的运动。所以在考虑电子的运动时,认为原子实不动。

固体物理期末套试题

固体物理期末套试题 Revised as of 23 November 2020

1. Si 晶体是复式格子,由两个面心立方结构的子晶格沿体对角线位移1/4套构而 成;其固体物理学原胞包含8个原子,其固体物理学原胞基矢可表示)(21k j a a +=,)(22k i a a +=, )(23j i a a +=。假设其结晶学原胞的体积为a 3,则其 固体物理学原胞体积为341a 。 2. 由完全相同的一种原子构成的格子,每个格点周围环境相同称为布拉菲格子; 倒格子基矢与正格子基矢满足)(2) (0{2j i j i ij j i b a == ≠==?ππδ ,由倒格子基矢b l b l b l K ++=(l 1, l 2, l 3为整数),构成的格子,是正格子的傅里叶变 换,称为倒格子格子;由若干个布拉菲格子套构而成的格子称为复式格子。最常见的两种原胞是固体物理学原胞和结晶学原胞。 3.声子是格波的能量量子,其能量为,动量为q 。 二.问答题(共30分,每题6分) 1.晶体有哪几种结合类型?简述晶体结合的一般性质。 答:离子晶体,共价晶体,金属晶体,分子晶体及氢键晶体。 晶体中两个粒子之间的相互作用力或相互作用势与两个粒子的距离之间遵从相同的定性规律。

2.晶体的结合能, 晶体的内能, 原子间的相互作用势能有何区别? 答:自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量,或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量称为晶体的结合能;原子的动能与原子间的相互作用势能之和为晶体的内能;在0K时,原子还存在零点振动能,但它与原子间的相互作用势能的绝对值相比小很多,所以,在0K时原子间的相互作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能。 3.什么是热缺陷?简述肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷的特点。 答:在点缺陷中,有一类点缺陷,其产生和平衡浓度都与温度有关,这一类点缺陷称为热缺陷,热缺陷总是在不断地产生和复合,在一定地温度下热缺陷具有一定地平衡浓度。肖特基缺陷是晶体内部格点上的原子(或离子)通过接力运动到表面格点的位置后在晶体内留下空位;弗仑克尔缺陷是格点上的原子移到格点的间隙位置形成间隙原子,同时在原来的格点位置留下空位,二者成对出现。 4.简述空穴的概念及其性质. 答:对于状态K空着的近满带,其总电流就如同一个具有正电荷e的粒子,以空状态K的电子速度所产生的,这个空的状态称为空穴;空穴具有正有效质量,位于满带顶附近,空穴是准粒子。 5.根据量子理论简述电子对比热的贡献,写出表达式,并说明为什么在高温时可以不考虑电子对比热的贡献在低温时必须考虑?

固体物理期末套试题

1. S i 晶体是复式格子,由两个面心立方结构的子晶格沿体对角线位 移1/4套构而成;其固体物理学原胞包含8个原子,其固体物理学 原胞基矢可表示)(21k j a a +=,)(22k i a a +=, )(23j i a a +=。假设其结晶 学原胞的体积为 a 3,则其固体物理学原胞体积为341a 。 2. 由完全相同的一种原子构成的格子,每个格点周围环境相同称为布拉菲格子; 倒格子基矢与正格子基矢满足)(2)(0{2j i j i ij j i b a == ≠==?ππδ , 由倒格子基矢332211b l b l b l K h ++=(l 1, l 2, l 3为整数),构成的 格子,是正格子的傅里叶变换,称为倒格子格子;由若干个布拉菲格子套构而成的格子称为复式格子。最常见的两种原胞是固体物理学原胞和结晶学原胞。 3.声子是格波的能量量子,其能量为,动量为q 。 二.问答题(共30分,每题6分) 1.晶体有哪几种结合类型简述晶体结合的一般性质。 答:离子晶体,共价晶体,金属晶体,分子晶体及氢键晶体。 晶体中两个粒子之间的相互作用力或相互作用势与两个粒子的距离之间遵从相同的定性规律。 2.晶体的结合能, 晶体的内能, 原子间的相互作用势能有何区别

答:自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量,或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量称为晶体的结合能;原子的动能与原子间的相互作用势能之和为晶体的内能;在0K时,原子还存在零点振动能,但它与原子间的相互作用势能的绝对值相比小很多,所以,在0K时原子间的相互作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能。 3.什么是热缺陷简述肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷的特点。 答:在点缺陷中,有一类点缺陷,其产生和平衡浓度都与温度有关,这一类点缺陷称为热缺陷,热缺陷总是在不断地产生和复合,在一定地温度下热缺陷具有一定地平衡浓度。肖特基缺陷是晶体内部格点上的原子(或离子)通过接力运动到表面格点的位置后在晶体内留下空位;弗仑克尔缺陷是格点上的原子移到格点的间隙位置形成间隙原子,同时在原来的格点位置留下空位,二者成对出现。 4.简述空穴的概念及其性质. 答:对于状态K空着的近满带,其总电流就如同一个具有正电荷e的粒子,以空状态K的电子速度所产生的,这个空的状态称为空穴;空穴具有正有效质量,位于满带顶附近,空穴是准粒子。 5.根据量子理论简述电子对比热的贡献,写出表达式,并说明为什么在高温时可以不考虑电子对比热的贡献在低温时必须考虑

浙江工业大学物理化学年真题

2003年硕士研究生入学考试业务课试卷 一.选择题(共计20小题,每小题3分,每小题选一个你认为最好的答案,注意,只能选一个,多选不得分) 1.对于3A +2B →C ,当A 耗掉0.6mol 时,反应进度改变值为 A 、0.6mol B 、0.2mol C 、0.3mol D 、0.1mol 2.判断某一化学反应绝热恒容条件下能否发生,可以使用的判据是 (W '为除体积功以外的非体积功) A 、A ?≤0 B 、i i μν∑≤0 C 、S ?≥ 0 D 、A ?≤ W ' 3.称作体系中B 物质偏摩尔量的是 A 、,,()C B T p n B U n ≠?? B 、,,() C B T V n B A n ≠?? C 、,,()C B T p n B n μ≠?? D 、,,()C B S p n B H n ≠?? 4.等压下由纯物质构成理想液态混合物时,其热力学函数的改变值应满足: A 、mix H ?=0 , mix G ?=0 B 、mix H ?=0 , mix S ?=0 C 、mix S ?=0, mix U ?=0 D 、mix U ?=0, mix H ?=0 5.惰性气体影响平衡的原因是由于加入惰性气体使反应的 A 、 K a 发生变化 B 、K c 发生变化 C 、K p 发生变化 D 、 K x 发生变化 6.反应CO()g +2H O()g ==2CO ()g +2H ()g 在973K 时压力平衡常数K p =0.71 ,若此时各物质分压为CO p =100Kpa, 2H O p =50kPa , 2CO p =2H p =10kPa 则 A 、反应向右进行 B 、 反应向左进行 C 、反应处于化学平衡状态 D 、 反应进行的方向难以确定 7.某物质的V m (s)< V m (l) ,当外压增大时,该物质的凝固点 A 、升高 B 、下降 C 、不变 D 、不能确定 8某化学反应速率常数的单位是mol ?dm 3-?s 1- ,则该反应的级数是: A 、零级 B 、一级 C 、二级 D 、三级 9.对双分子反应A(g)+B(g)→ 产物 , 在标准状态下过度状态理论中艾林方程的热力学表示式是: A 、/()A B K c c c ≠≠= B 、k K ν≠= C 、(/)exp(/)exp(/)B r m r m k k T hc S R H RT ≠≠=?? D 、 '(/)k k T h K ≠= (注:k ' 是Boltzmann 常数,h 为普朗克常数) 10.慢反应为速控步骤的复杂反应为: A 、平行反应 B 、对峙反应 C 、连串反应 D 、链反应 11.以银为阳极,Ag-AgCl 为阴极,电解食盐水,已知 E (Ag +|Ag)=0.799V ,E (Cl 2|Cl -)=1.36V ,E (O 2|OH -)=0.401V , E (AgCl|Ag)=0.222V ,则发生反应是:

固体物理学测验题

2008级电技专业《固体物理学》测验题 一、 (40分)简要回答: 1、 什么是晶体?试简要说明晶体的基本性质。 2、 试简要说明CsCl 晶体所属的晶系、布喇菲格子类型和 结合键的类型。 3、 试用极射赤平投影图说明3(3次旋转反演轴)的作 用效果并给出其等效对称要素。 4、 什么是格波?什么是声子?声子的能量和动量各为 多少? 5、 试写出自由电子和晶体中电子的波函数。 6、 如需讨论绝缘体中电子的能谱,应采何种模型?其势 能函数有何特点? 7、 什么是禁带?出现禁带的条件是什么? 8、 固体中电子的能量和电子波矢间有何关系? 二、(10分)某晶体具有简立方结构,晶格常数为a 。试画出 该晶体的一个晶胞,并在其中标出下列晶面:(111`),(201),(123)和(110)。 三、(8分)某晶体具有面心立方结构,试求其几何结构因子 并讨论x 射线衍射时的消光规律。 四、(12分)试求晶格常数为2a 的一维布喇菲格子晶格振动 的色散关系,并由此讨论此一维晶格的比热。 五、(15分)对于六角密积结构晶体,其固体物理原胞的基矢 为: k c a j a i a a j a i a a =+-=+=321232232 试求 (1) 倒格子基矢; (2) 晶面蔟(210)的面间距; (3) 试画出以21,a a 为基矢的二维晶格的第一、第二 和第三布里渊区。 六、(15)已知一维晶体电子的能带可写为: ) 2cos 81 cos 87()(22 ka ka ma k E +-= 式中a 是晶格常数,试求: (1) 能带的宽度; (2) 电子在波矢k 态时的速度; (3) 能带底部和能带顶部附近电子的有效质量。 《固体物理学》测验参考答案 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? 答:晶体结构=空间点阵+基元。 2. 什么是晶体的对称性?晶体的基本宏观对称要素有哪些? 答:晶体的对称性指晶体的结构及性质在不同方向上有规律重复的现象。描述晶体宏观对称性的基本对称要素有1、2、3、4、6、对称心i 、对称面m 和4次反轴。 3. 晶体的典型结合方式有哪几种?并简要说明各种结合方式 中吸引力的来源。 答:晶体的典型型方式有如下五种: 离子结合——吸引力来源于正、负离子间库仑引力; 共价结合——吸引力来源于形成共价键的电子对的交换作用力; 金属结合——吸引力来源于带正电的离子实与电子间的库仑引力; 分子结合——吸引力来源于范德瓦尔斯力 氢键结合——吸引力来源于裸露的氢核与负电性较强的离子间 的库仑引力。 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,试问晶格振动时能得到多少支色散关系?其波矢的取值数和模 式的取值数各为多少? 答:共有3r 支色散关系,波矢取值数=原胞数N ,模式取值数=晶体的总自由度数。 5. 请写出自由电子和Bloch 电子的波函数表达式并说明其物理 意义。

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