固体物理试题分析及答案 - 图文

2020-06-18 20:29

1 简述Drude模型的基本思想?

2 简述Drude模型的三个基本假设并解释之. ? 独立电子近似:电子与电子无相互作用;

? 自由电子近似:除碰撞的瞬间外电子与离子无相互作用;

? 弛豫时间近似:一给定电子在单位时间内受一次碰撞的几率为1/τ。 3 在drude模型下,固体如何建立热平衡? 建立热平衡的方式——与离子实的碰撞 ? 碰撞前后速度无关联; ? 碰撞后获得速度的方向随机; ? 速率与碰撞处的温度相适应。

4 Drude模型中对金属电导率的表达式。

5

T

6 在Drude模型当中,按照理想气体理论,自由电子气的密度为n·cm-3,比热Cv=(见上图) 。

7 1853年维德曼和弗兰兹在研究金属性质时发现一个定律,即在给定温度下金属的 热导系数 和 电导率 的比值为常数。

8 简述Drude模型的不足之处? 、Drude模型的局限性

? 电子对比热的贡献与温度无关,过大(102) ? 电子速度,v2,太小(102) ? 什么决定传导电子的数目?价电子? ? 磁化率与温度成反比?实际无关 ? 导体?绝缘体?半导体?

9 对于自由电子气体,系统的化学势随温度的增大而 降低 。

10 请给出Fermi-Dirac统计分布中,温度T下电子的能量分布函数,并进一步解释电子能量分布的特点。

在温度T下,能量为E的状态被占据的几率。式中EF是电子的化学势,是温度的函数。当温度 为零时,电子最高占据状态能量,称为费米能级。

11 比较分析经典Maxwel-Boltzman统计分布与Fermi-Dirac统计分布对解释自由电子气能量分布的不同之处.

? 基态,零度时,电子都处于费米能级以下 ? 温度升高时,即对它加热,将发生什么情况?

? 某些空的能级将被占据,同时,原来被占据的某些能级空了出来。 12 在自由电子气模型当中若电子的能量为E, 则波矢的大小为K= 。

13 若金属的体积为V,那么在k空间中,k的态密度为14 掌握费米半径和电子密度的关系。

15 若费米半径为,其中n为电子密度,那么费米能级EF= 。 16 当T=0K时,系统的每个电子的平均能量为 。并能证明之。 17 在晶体中,能量为E的电子态单位体积地能态密度g(E)= 。 18 若能量为E的电子态,单位体积的能态密度g(ε)=

19 体积为V的晶体内含有N个自由电子,在基态T=0K时,压强P=,体弹性模量为B= 20 在索墨菲模型当中,自由电子气的密度为n·cm-3,比热Cv= 。

21 结合Fermi-Dirac统计分布和Pauli不相容原理解释为什么只有费米球表面附近的允许电子被激发? 只有费米球面向球外有空的k点,能够参与导电,费米球内的k点都被电子占据着,没有空的k点。

22 什么是费米球漂移?它如何影响金属中电导? 23 郎道能级的概念 24 什能区别基矢和格矢?

? 基矢=构成格矢的不共面(线)的基本平移矢量;

? 晶格中的格点的坐标用格矢R来表示,其中(a1,a2,a3)表示基矢:R = l1a1 + l2a2 + l3a3。l1, l2, l3: 整数 25 什么是原胞和晶胞,请区别它们?

26 在晶体的密堆模型当中,有两种密堆形式, ABABA….称为 六角 密堆, ABCABCA…..称为 立方 密堆。 27 堆积比的概念,常见结构的堆积比。

? 堆积比:(晶胞中)相切的硬球体积与整个体积之比。

面心立方结构:

体心立方结构:

简单立方结构:

28 配位数的概念是什么?最近邻的原子数。指原子间距最小并相等的原子个数

一般来说,配位数为 12 的晶体多半是金属或惰性气体分子晶体,当配位数为 时常为共价晶体。 29 晶向的定义以及确定方法。

? 两个格点的连线即一晶列,因此从任一格点沿晶列方向到最近邻格点的平移矢量即晶向。 ? 一簇晶列包含所有格点,所以一定包含原点。过原点沿晶列方向的最短格矢即晶向。 30晶面的定义以及确定方法。

晶格的所有格点可看成都在一族相互平行等间距的平面上,称为晶面。 1. 任一晶面上二维周期性排列着无穷多个格点 2. 任一晶面都有无限多与之平行的晶面 * 这些互相平行的晶面构成一族晶面族 * 同族晶面上的格点具有相同的二维周期性 3. 每族晶面必将所有的格点包含无遗 * 晶格中所有的格点都在同一晶面族内 4. 同族晶面中,相邻晶面的面间距相等,记为d 31 什么是复式晶格,举例说明之。

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32 按结构划分,晶体可分为 七 大晶系, 共 14 种布喇菲格子。

33 按结构划分,晶体可分为7大晶系,分别为三斜, 单斜 ,正交,正方,三角 ,六角,立方。 34 面心立方原胞体积与其第一布里渊区的关系。 35 体心立方原胞的体积为体积与其第一布里渊区的关系

36 金刚石晶体是复式格子,由两个 子晶格沿空间对角线位移 1/4 的长度套构而成,晶胞中有 碳原子。面 37 证明:体心立方晶格的倒格子是面心立方。

38 证明:面心立方的到格子是体心立方。

39 证明:倒格矢G=h1b1+h2b2+h3b3垂直于米勒指数为(h1h2h3)的晶面系。

40 画图题,做下列点阵的WS原胞。

41 如正格子(h1h2h3)晶面系面间距为d,证明倒格矢为G=h1b1+h2b2+h3b3的长度为2π/d. 42 一维周期势场中电子的波函数满足布洛赫定理。如果晶格常数为a ,电子的波函数为:

求电子的波矢。


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