固体物理第9章
物理:9.1《固体》PPT课件(新人教版选修3-3)
• 重点、难点 • 1.晶体与非晶体的区别;单晶体与多晶体的区别 • 2.晶体的微观结构
1.固体可以分成晶体和非 晶体
晶体:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、 糖、味精
非晶体:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶
2.晶体具有确定的熔点, 非晶体没有确定的熔点
现象:熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形,而在玻璃片 上呈圆形.
结论:云母晶体在各个方向上的导热性能不同,而非晶 体玻璃在各个方向上的导热性能相同.
(5)多晶体和非晶体是各 向同性的
• 区分单晶体和多晶体,就看是不是各向 异性。
• 有各项异性的一定是单晶体,但单晶体 并不是各种性质都表现出来各项异性。
高中物理新人教和物态变化 》
9.1《固体》
教学目标
• 知识与能力 • 1.知道固体可分为晶体和非晶体两大类,了解它
们在物理性质上的差别。
• 2.知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。 知道晶体可分为单晶体和多晶体,通常说的晶体 及性质是指单晶体,多晶体的性质与非晶体类似。
二.晶体的微观结构
晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差 异,这是为什么呢?
1.组成晶体的物质微粒(分子或原子、离子)依照一 定的规律在空间中整齐地排列、晶体中物质微粒的相 互作用很强,具有空间上的周期性.微粒的热运动不足 以克服它们的相互作用而远离.微粒的热运动表现为 在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动. X射线对晶体结构进行研究 电子显微镜对晶体内部结构进行直接观察和照相
2.有的物质能够生成种类不同的几种晶体,是因为 它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构.
例如,碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨,按 图乙那样排列就成为金刚石.
高等固体物理(基泰尔)Su9
3 ( x a) 3x ika e i cos a a
a
eika 1
电子在此状态中的简约波矢为
Reduced Zone Scheme
(1) (2)
(3)
(4)
All the energy bands in the first Brillouin zone; An energy band is a single branch of energy vs k surface; Two wavefunctions at the same k but of different energies will be independent of each other; The wavefunctions will be made up of different combinations of the plane wave components
Example
一维周期场中电子波函数k(x)应当满足布洛赫 定理,若晶格常数为a,电子波函数为 , 3 x k x i cos
a
试求电子在此状态中的简约波矢。 ik Rn (r Rn ) e (r )
(x a) eika ( x)
n,k=GCn(k+G)exp[i(k+G)· r],
Periodic Zone Scheme
repeat a given Brillouin zone periodically through all of wavevector space The engery of a band is a periodic function in the reciprocal lattice
2019_2020学年高中物理第九章固体、液体和物态变化本章优化总结课件新人教版选修3_3
(1)单晶体具有各向异性,但并不是所有的物理性质都具有各向 异性.例如,立方体铜晶体的弹性是各向异性的,但它的导热 性和导电性却是各向同性的. (2)同一物质在不同条件下既可以是晶体,也可以是非晶体.例 如,天然的水晶是晶体,而熔化以后再凝固的水晶(石英玻璃) 却是非晶体. (3)对于单晶体和多晶体应以外形和物理性质两方面来区分,而 对于晶体和非晶体应以熔点是否一定来区分.
解析:选 AD.A 现象是表面张力使液体表面有收缩趋势,A 正 确;B 是不浸润现象,B 错误;C 是阻断毛细现象,防止地下 水上升,C 错误;不浸润现象中附着层有收缩趋势,使液体下 降,故 D 正确.
饱和汽压与湿度 1.液体与饱和汽的平衡是动态平衡. 2.饱和汽压与温度、液体种类有关,而与体积无关. 3.绝对湿度就是空气中所含水蒸气的压强,而相对湿度就是绝 对湿度跟同温度水的饱和汽压的百分比.计算时要注意各物理 量的单位要统一.
(多选)下列说法正确的是( ) A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水的表面 存在表面张力的缘故 B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上 却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故 C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这 是表面张力作用的结果 D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与 液体的种类和毛细管的材质有关
2.物态不变时的能量分析与计算 物体在存在状态不变的情况下,从外界获得能量,物体内能增 大,对于固体、液体而言,分子动能和分子势能都增加,主要 是分子动能增加,分子势能的增加一般不计,表现为温度升高; 对于气体,分子势能的变化一般不计,从外界获得的能量全部 用来增加分子的动能,表现为温度升高.物体温度变化时吸热 或放热为 Q=cmΔt,c 为比热容,Δt 为温度变化.
高二物理固体(新编2019教材)
9.1《固体》
教学目标
• 知识与能力 • 1.知道固体可分为晶体和非晶体两大类,了解它
们在物理性质上的差别。 • 2.知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。
知道晶体可分为单晶体和多晶体,通常说的晶体 及性质是指单晶体,多晶体的性质与非晶体类似。 • 3.能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异 性。 • 重点、难点 • 1.晶体与非晶体的区别;晶体与多晶体的区别 • 2.晶体的微观结构
优游,成立于2007年,优游从始源自终坚守信誉,时刻以客户为上帝的经营理念,以客户满意足为唯一服务宗旨,现已成为中国公认最活跃的场所 ;
四载于兹 少仕州郡 朝廷疑之 十岁而孤 尝诣虞家 士业闻蒙逊南伐秃发傉檀 后复为西阳太守 端本正源者 重华厚宠之 齐王冏既辅政 三贤进而小白兴 年六十一 六府孔修 高会曲宴 且吾不执笔已四十年矣 [标签:标题] 其夕 积二十馀年孜乃更娶妻 其后来转数 非贤达之心 帝以恭等为 当时秀望 宁康初 又监兖青二州诸军事 南开朱门 谯王宗室之望 恢惧玄之来 顷之 无并兼之国 其名为洲 惠钱五千 杀之 凭之与裕各领一队而战 多不同 遐母妻子参佐将士悉还建康 创甲乙之科 秋叹其忠节 恭五男及弟爽 曹真出督关右 死犹生也 望亦被召 辍哭止哀 彼必自系于周室 自 取夷灭 散资财 不以世利婴心 恒就夷谘访焉 玄从兄修告会稽王道子曰 当其同时 父老曰 佺期无状 光启霸图 以逸监交广州 雄曰 苻坚先为天锡起宅 禀之图籍 文武将佐咸当弘尽忠规 前杀庾珉辈 表略韵于纨素 而桑濮代作 人神涂炭 永嘉中 皆如周言 当为尊公作佳传 又数同东讨 及中 诏用雅 心害鼎功 因葬于狄道之东川 以为参军 浩令逌击之 帝甚亲昵之 延事亲色养 以侃侃为先 庾阐 时或欲留含领荆州 而疾笃 前有劲虞 臣亡兄温昔伐咸阳 美垂干祀 加邮亭险阂 屡登崇显
9.3 能带的计算
φ k = e ik ⋅ r u 0 ( r )
因为已考虑到离子实的作用势,上述函数比平面波函数更 因为已考虑到离子实的作用势, 接近于真正的波函数; 接近于真正的波函数;但这个近似解的能量对波矢的依赖 完全和平面波一样, 完全和平面波一样,因为 u0 (r ) 满足
1 2 [ p + U (r )]u0 (r ) = ε 0u0 (r ) 2m 这样 1 ℏ 2k 2 [ ( p 2 + ℏ 2 k 2 ) + U (r )]u0 (r ) = [ε 0 + ]u0 (r ) 2m 2m
15
< ε k >= −8.2 + 1.9 = −6.3eV
而自由原子价电子的能量为 −5.15eV; ; 相对于自由原子, 相对于自由原子,金属钠约有 1.1eV (实 实 验值 1.13eV) 的能量降低而具有稳定性
10
固体物理导论 固体物理导论 物理
第 9 章 费米面和金属
9.3 . 能带的计算
按第10章 此势应被屏蔽, 按第 章,此势应被屏蔽,每个 U(r) 的傅里叶分量应除以 电子气的介电常量 赝势比真实势弱得多, 赝势比真实势弱得多,但在外部区域中这两势的波函 数接近于全同
13
固体物理导论 固体物理导论 物理
第 9 章 费米面和金属
9.3 . 能带的计算
金属钠的赝势:空芯模型,并由托马斯金属钠的赝势:空芯模型,并由托马斯-费米介电函数屏蔽
φ k = e ik ⋅ r u 0 ( r )
具有布洛赫的形式, 的项时, 具有布洛赫的形式,但只有舍弃 k ⋅ p 的项时, 0 (r )才是上 u 述方程的解; 一般作为微扰处理[习题 习题8] 述方程的解; k ⋅ p 一般作为微扰处理 习题
高中物理选修3---3第九章第一节《固体》新课教学课件
§9.1 固体
问题:仔细观察动态图,你看到了什么物理现象?
春暖花开,冰雪融化----熔化。
洒水成冰----凝固。
问题:传统对联“杯中冰水,水结冰冰温未降。盘内水 冰,冰化水水温不升”,描述了什么样的物理规律?
冰在熔化过程的温度与水在凝固过程中的温度都不改变。
2. 单晶体:指整个物体本身就是一个完整晶体的固 体。单晶体有确定的几何形状。 如:雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等. 3. 多晶体:指整个物体是由许多单晶体杂乱无章地 组合而成的固体。多晶体没有确定的形状。
如:雪团、糖块、各种金属等。
食盐的单晶体
明矾的单晶体
石英的单晶体
问题:松香、石蜡、玻璃、沥青、橡胶等非晶体 有没有确定的几何形状呢?
问题:是不是所有的固态物质在熔化过程中的温度均不 改变呢?
实验探究:酒精灯,烧 杯,石棉网,试管,温 度计,火车,搅拌器, 铁架台,萘,松香。
实验数据:
时间/min
012345 6
萘的温度/0C 70 75 80 80 80 83 86
松香的温度/0C 40 44 51 56 61 68 76
熔化曲线:
1.确定单晶体要从物理性质的各向异性角度分析。 2.确定非晶体要从有无确定的熔点角度分析。
问题:为什么晶体的形状和物理性质与非晶体有这么多的不 同点呢?
食盐晶体微观结构
石墨晶体微观结构
金刚石晶体微观结构
晶体的形状和物理性质与非晶体不同是因为在各种 晶体中,原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排 列的,具有空间上的周期性。
问题:金属是一种多晶体,根据类比,你能够得到 什么结论?
多晶体在物理性质上表现出各向同性。
人教版高中物理选修(3-3)第九章 第1讲《固体》ppt课件
例3 2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海
姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在
石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明
胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开,使得石
图3
墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯,
是碳的二维结构.如图3所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据
以上信息和已学知识判断,下列说法中正确的是( )
2.对晶体具有一定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能克 服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破 坏,晶体开始熔解,熔解时晶体吸收的热量全部用来破 坏规则的排列,温度不发生变化.
3.对多晶体特征的微观解释 晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规 则的几何形状,也不显示各向异性.它在不同方向的物理 性质是相同的,即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别 是多晶体有确定的熔点,而非晶体没有.
1.对单晶体各向异性的解释
如图2所示,这是在一个平面上单晶体物质微粒
的排列情况.从图上可以看出,在沿不同方向所
画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不
图2
同.直线AB上物质微粒较多,直线AD上较少,直线AC上更少.
正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才引起单晶体
在不同方向上物理性质的不同.
对点练习
巩固·应用·反馈 1 2 3 4
晶体与非晶体区别
1.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( C )
A.可根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体
B.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,
则此薄片一定是非晶体
C.一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性能不同,则该球
体一定是单晶体
物理选修三杠三第九章固体PPT
在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时,几 乎所有的材料都能成为非晶体.
二、单晶体和多晶体
1.单晶体:如果一个物体就是一个完整的晶体,这样的 晶体叫做单晶体.
例如:雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等.
2.多晶体:如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的 小晶体组成的,这样的物体叫做多晶体.其中的小晶体叫 做晶粒.
食盐的晶体结构示意图
食盐的晶体是由钠离子Na+和氯离子CI-组成的,它们 等距离、交错地排列在三组相互垂直的平行线上,因而食 盐具有正立方体的外形.
(1)晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释.
(2)晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的.
下图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列情况.从 图上可以看出,在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD 上,物质微粒的数目不同.直线AB上物质微粒较多,直线 AD上较少,直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒 的排列情况不同,才引起晶体的不同方向上物理性质的不 同.
2.有的物质能够生成种类不同的几种晶体,是因 为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构.
例如,碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨,按图 乙那样排列就成为金刚石.
石墨是层状结构,层与层之间距离较大,作用力较 弱,沿着这个方向容易把石墨一层层地剥下.石墨的层状 结构决定了它的质地松软,可以用来制作粉状润滑剂,也 可以用来制作铅笔心.
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高中物理_第九章第一节固体教学设计学情分析教材分析课后反思
第九章固体、液体和物态变化第1节固体教学目标1、知道固体分为晶体和非晶体两大类.2、知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别.3、知道晶体有单晶体和多晶体.4、知道一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的.教学建议1、本章教材并没有全面地从力、热、声、光、电等方面讨论固体的性质,只是以分子动理论为基础从固体的结构特点研究了晶体和非晶体的区别,以及晶体中的单晶体和多晶体.2、晶体和非晶体在外形上的区别,要通过观察晶体和非晶体实物,让学生认识,并从而引起学生思考:这是为什么?3、晶体有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点,这是学生初中学过的知识,为了让学生对晶体和非晶体的区别有全面的认识,在这里有必要再一次提出.晶体内部的一些物理性质,表现出各向异性,而非晶体是各向同性的.上述结论,教材是通过实验得出的,学生接受起来一般不会有问题.在教学中也可以举例说明其他物理性质也具有各向异性,如方铅矿在导电性上有明显的各向异性;方解石在光的折射上表现出明显的各向异性.4、讲同一种物质有晶体也有非晶体,可以防止学生在物质存在的形式上产生片面的、绝对化的认识.教学设计方案一、课堂引入:通过上一章的学习,我们知道:分子在不停的做无规则的运动,分子之间的的相互作用力使得分子聚集在一起,而分子的无规则运动又使它们分散开来,我们看到自然界中物质的三种状态:液态、气态和固态,便是由于分子的这两种作用而产生的三种不同的聚集状态。
为了更好的研究微观分子的排布对物质宏观性质的影响,我们分别研究物质的固态、液态和气态——固体、液体和气体;首先,我们来研究固体。
二、新课讲解教师讲解:人类在远古时期就开始利用石器作为生产工具与生活用品,随着生产力的发展,生产工具的不断革新,人们对固体材料的要求也在不断地提高,从对金属固体材料的提炼到今天可以运用科学技术制造出多种人造材料。
各种材料的性质也是千差万别的,所有的这些固体材料性质的不同,都是与它们的分子组成和分子排列有关的。
固体物理第9章
能带构图法, 能带构图法, 显示的是在波矢 空间一定方向能量随波矢的变化, 空间一定方向能量随波矢的变化, 同能带构图法一样, 同能带构图法一样, 费米面也有三 种构图法, 显示的是波矢空间T=OK 种构图法, 显示的是波矢空间T=OK 时等能面的形状, 时等能面的形状, 三种图示法依据 的基本原理仍然是: 的基本原理仍然是:
考虑一个正方点阵,在BZ中 考虑一个正方点阵,在BZ中 心其等能面与自由电子等能面 相同,在区边界附近向外突出, 第一能带在Kx方向的顶点为A 第一能带在Kx方向的顶点为A, 在Kx=Ky方向的区边界为p,第 Kx=Ky方向的区边界为p 二能带的能量最低点为B 二能带的能量最低点为B,能带 图如下:若能隙较大,无能带 交叠,能形成绝缘体,若有能 带交叠则形成二价金属。
§2.电子在恒定磁场下的运动轨道 2.电子在恒定磁场下的运动轨道 1.电子轨道、空穴轨道和开轨道 1.电子轨道、空穴轨道和开轨道 (1)电子型轨道
(2)空穴型轨道: (2)空穴型轨道:
S=2时的二维正方点阵的第一能带 S=2时的二维正方点阵的第一能带 的费米面作图如下: 的费米面作图如下:
在周期区图中第一能带的费米面是 闭合的, 闭合的,但由能带顶部得到的费米面是 空穴型的(角隅上是空轨道),在外加恒 空穴型的(角隅上是空轨道),在外加恒 定磁场下, 定磁场下,在这样的费米面上运动的电 子表现为好象是带正电的粒子, 子表现为好象是带正电的粒子,若此时 测霍耳系数, R>0,表现为正值, 测霍耳系数,则R>0,表现为正值, 第二 能带的费米面在周期区图中是闭合的, 能带的费米面在周期区图中是闭合的, 它是电子型费米面, 它是电子型费米面,表现为带负电的粒 子, 此时测霍耳系数 R<0。 R<0。 无论是电子型还是空穴型,电子的 运动轨道是闭合的,称之为闭合型轨道。 运动轨道是闭合的,称之为闭合型轨道。
高中物理人教版选修3-3 第9章 1 固体 课件(21 张)
体 和
常见的晶体有:石英、云母、明矾、 食盐、硫酸铜、糖、味精等。
非
晶 2.非晶体:没有规则的几何形状。
体
常见的非晶体有:玻璃、蜂蜡、塑料、
沥青、橡胶、松香等。
一 、
(二)、晶体和非晶体的区别:
晶 1、熔点:晶体具有一定的熔点,非晶体没有一定
体 的熔点。
和
非
晶
体
一 、
(二)、晶体和非晶体的区别:
二 、
(一)单晶体和多晶体的区别:
单
晶
1.单晶体:一个物体就是一个完整的晶体. 例如:雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等.
体
பைடு நூலகம்
和 2.多晶体:整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成。
多
其中的小晶体叫做晶粒.
晶
(1)多晶体没有规则的几何形状.
体
(2)不显示各向异性.(每一晶粒内部都是各向异性的).
体 多晶体和非晶体都没有规则的几何形状 多晶体有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点 多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性
4.固体材料在生活,生产,科学,研究等方面的应用
1、
1. 关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是( )
A.单晶体具有各向异性 B.多晶体也具有各向异性 C.非晶体的各种物理性质,在各个方向上都是相同的 D.晶体的各种物理性质,在各个方向上都是不同的
体
的
微
观
结
构
各向异性的微观解释
三 、 (三)晶体具有固定熔点.
晶
晶体溶化时,吸收的 热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化.
体 的
非晶体熔化时,先变软,然后变成粘滞性很大的液体,温度不断升高.
最新高中物理 第9章 第1节 固体 新人教版选修33课件ppt.ppt
解析:只有单晶体才表现为各向异性,故A错;单 晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状, 金属属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐 是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故 C错;晶体和非晶体的一个重要区别,就是晶体有确 定的熔点,而非晶体无确定的熔点,故D对。
2.分类
晶体 非晶体
固体通常可分为________和________两大类。
晶体的宏观特征
1.分类
晶体可分为单__晶__体____和多晶__体______两类。
2.单晶体
(1)定义:具有_规_则______的几何形状,外形都是由
若平干面个_______多_围面成体的________。
有__(_2_)宏__观__特性③:有①__具__有______规_的_则_熔__点_的。几何形状 ②具
二、晶体的微观结构的特点 1.组成晶体的物质微粒(分子或原子、离子),依 照一定的规律在空间中整齐地排列。 2.晶体中物质微粒的相互作用很强,微粒的热运 动不足以克服它们的相互作用而远离。 3.微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不 停地做微小的振动。
考点题型设计
晶体、非晶体的区别
关于晶体和非晶体的说法,正确的是 ()
有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体,那 是因为组成它们的微粒能够按照______________在空 间分布。如碳原子如果按照图甲那样排列,就成为 ______________,而按照图乙那样排列,就成为 ________________。
第九章 固体、液体和物态变化
高中物理 第9章 固体、液体和物态变化课件 新人教版选修3-3
• “忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,“柳树结 银花,松树绽银菊”,把我们带进如诗如画的仙境。 大自然蕴藏着无穷的奥秘,洁白轻灵的雪花为我们 展露了冰山一角。这一章我们从分子的三种聚集状 态:固态、液态和气态来探究物质处于不同状态地做无规则热运动, 分子间存在相互作用的引力和斥力。这一对矛盾决 定了分子的不同聚集状态,也就决定了物质的结构。 当分子无规则运动起主要作用时,物质将呈气体状 态;当分子力起主要作用时,物质将呈固体状态; 当分子无规则运动与分子力相当时,物质将呈液体 状态。物质的不同结构,自然表现出不同的物理性 质。
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆,而且有利于抓住老师的思路。
2019/8/29
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7
谢谢欣赏!
2019/8/29
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8
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的,若把自己预习时所理解过的知 识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较,便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语,如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等 等,这些用语往往体现了老师的思路。来自:学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时,一般有一个推导过程,如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、 语文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程,这有助于理解记忆结论,也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候,最好是做个记号,姑且先把这个问题放在一边,继续听老师讲后面 的内容,以免顾此失彼。来自:学习方法网
高中物理第九章1固体课件新人教版选修3_3
第2步 结论——自我总结,素能培养 1.单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系: (1)区别:
(2)联系:在一定条件下,晶体可以变为非晶体,非晶体也 可以变为晶体.
2.正确理解单晶体的各向异性: (1)在物理性质上,单晶体具有各向异性,而非晶体则是各 向同性的. ①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质 不同,也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时,测试结 果不同. ②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电 性能、磁性等.
晶体和非晶体
[先填空] 1.分类 固体可以分为 晶体 和非晶体 两类.石英、云母、明矾、食 盐、味精、蔗糖等是 晶体 ,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等 是 非晶体 .
2.区别
分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的 ① 没有 固定熔点 几何形状 . ②物理性质表现为 各向同性 .
晶
单晶体
有天然规则 的 几何形状
第4步 巧练——精选习题,落实强化 1.(多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( ) A.有规则的几何外形的固体一定是晶体 B.晶体在物理性质上一定是各向异性的 C.晶体熔化时具有一定的熔点 D.晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的
【解析】 晶体有固定的熔点,所以选项C正确.物质是晶 体还是非晶体并不是绝对的,在一定条件下可以相互转化,因 此选项D也正确.
学生分组探究二 晶体的微观结构(深化理解) 第1步 探究——分层设问,破解疑难 1.从微观结构上分析,单晶体为什么呈现出各向异性? 【提示】 单晶体中微粒都是按一定的规则排列,具有周 期性,在不同方向上微粒排列情况不同,所以呈现出各向异 性. 2.如何理解晶体具有固定的熔点?
【提示】 晶体熔化时吸收的热量全部用来破坏规则的排 列,温度不发生变化,故晶体具有固定的熔点.
高二物理选修课件第九章固体液体
02 液体基本性质与分类
液体表面张力现象及解释
表面张力定义
液体表面层由于分子引力不均衡而产 生的沿表面作用于任一界线上的张力 。
表面张力现象
表面张力解释
液体表面分子间距离大于液体内部分 子间距离,分子间表现为引力,即表 面张力使液体表面有收缩的趋势。
荷叶上的水珠呈球形、针能浮于水面 等。
黏性流动与黏度概念
毛细现象和虹吸作用原理
毛细现象
浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的 现象。
虹吸作用原理
利用液面高度差的作用力现象,将液体充满一根倒U形的管 状结构内后,将开口高的一端置于装满液体的容器中,容器 内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出。
浸润作用在生活中的应用
钢笔吸水
利用毛细现象,将笔尖插入墨水中,墨水会沿着笔尖的缝 隙上升,从而被吸入笔胆中。
理想液体与实际液体
理想液体没有黏性,实际液体具有黏性。
不同黏度的液体
低黏度液体如汽油、水等,高黏度液体如甘油、硅油等。
03 固-液界面现象与浸润作用
浸润现象及其产生条件
浸润现象
当液体与固体接触时,液体的附着层 沿固体表面延伸或扩展的现象。
产生条件
固体对液体的吸引力大于液体内部的 吸引力,附着层内分子密度大于液体 内部分子密度,附着层内分子间作用 力表现为斥力,附着层有扩展趋势。
毛巾吸水
毛巾的纤维之间存在大量的毛细管,当毛巾与水接触时, 水会沿着毛细管上升并被毛巾吸收。
砖块吸水
砖块内部存在许多微小的孔隙和裂缝,当砖块与水接触时 ,水会沿着这些孔隙和裂缝进入砖块内部,使砖块变得潮 湿。
农业生产中的应用
在农业生产中,浸润作用被广泛应用于灌溉、施肥等方面 。例如,滴灌技术利用浸润作用将水分和养分直接输送到 作物根部,提高了水肥利用效率。
2021-高中物理人教版选修3-3课件:第九章 第1节 固体
01固体题型1ꢀ晶体及微观结构1.[吉林延边2018高二下期末]有关晶体的排列结构,下列说法正确的有(ꢀꢀ)DA.同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质B.同种元素原子按相同结构排列有不同的物理性质C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律解析同种元素原子排列结构不同导致物理性质不同,如石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性、导电性、光学性质等都有很大的区别,故D正确.2.关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中,不正确的是(ꢀꢀ)BA.甲图中,晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同,故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质B.乙图为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构,相互之间作用力很强,所以金刚石十分坚硬,可制造玻璃刀和钻头C.丙图为食盐晶体的点阵结构,晶体的许多特性都与点阵结构有关D.图丁为液晶分子的排列示意图,液晶分子的排列会因温度、压强、摩擦等外界条件的微小变动而发生变化,由此引起液晶光学性质的改变解析图甲中晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同,故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质,A正确;图乙为石墨的微观结构,B错误;晶体的许多特性都与点阵结构有关,C正确;温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质,D正确.B符合题意.3.[辽宁师大附中2019高二下期中]下列说法不正确的是(ꢀꢀ)CA.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质B.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体C.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变D.在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体解析固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体具有光学各向异性,即在不同方向上具有不同的光学性质,故A正确.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,例如石墨和金刚石,故B正确.在熔化过程中,晶体要吸收热量,虽然温度保持不变,但是内能会增加,故C错误.在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体,故D正确.本题选不正确的,故选C.题型2ꢀ晶体与非晶体的比较4.[江苏常州2019高二下期中]关于晶体和非晶体,下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA.有规则的几何外形的固体一定是晶体B.晶体在物理性质上一定是各向异性的C.晶体熔化时具有一定的熔点,所以晶体熔化时内能不变D.晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的解析外形是否规则可以用人工的方法处理,非晶体也可以有规则的外形,故A错误;晶体可分为单晶体和多晶体,多晶体在物理性质上是各向同性的,故B错误;晶体具有一定的熔点,熔化过程中温度不变,分子的平均动能及总动能不变,吸收热量,物体内能增加,吸收的热量用于克服分子间引力做功,分子势能增加,故C错误;理论和实验都证明非晶体是不稳定状态,在适当的条件下会变成晶体,二者可以相互转化,故D正确.5.[北京人大附属中学2019高二下期中]在a、b、c三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,石蜡熔化的范围分别如图甲所示,而a、b、c三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图乙所示,则由此可判断出(ꢀAꢀ)ꢀA.a为多晶体,b为非晶体,c为单晶体B.a为多晶体,b为单晶体,c为非晶体C.a为单晶体,b为非晶体,c为多晶体D.a为非晶体,b为多晶体,c为单晶体解析单晶体具有各向异性,熔化在其表面的石蜡是椭圆形,非晶体和多晶体具有各向同性,则熔化在二者表面的石蜡是圆形,因此c为单晶体,a、b可能是多晶体或非晶体,根据温度随加热时间变化的关系图线,可知a、c为晶体,b是非晶体.故A正确,B、C、D错误.6.[黑龙江绥化田家炳高中2018高二下期末]下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA.晶体一定具有各向异性B.晶体熔化过程中要吸收热量,分子的平均动能变大C.天然水晶是晶体,熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体D.金刚石和石墨都是晶体解析单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性,选项A错误;晶体熔化过程中要吸收热量,由于温度不变,则分子的平均动能不变,选项B错误;天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)是非晶体,选项C 错误;金刚石和石墨都是晶体,选项D正确.易错点ꢀ认为任何晶体在各个物理性质上都是各向异性7.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是(ꢀꢀ)CA.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体B.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此薄片一定是非晶体C.一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性能不同,则该球一定是单晶体D.一块晶体,若其各个方向的导热性能相同,则一定是多晶体解析表现出各向同性的可以是多晶体,也可以是非晶体,故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体,故A错误;沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力,发现其强度一样,力学性质表现出各向同性,并不能判断出其他物理性质是否也具有各向同性,则薄片可能是非晶体,也可能是多晶体,还可能是单晶体,故B错误;一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,即具有各向异性,则该球体一定是单晶体,故C正确;单晶体具有各向异性的特征,仅指某些物理性质,并不是所有的物理性质都是各向异性的,故当晶体某一物理性质显示各向同性,并不意味着该物质一定不是单晶体,故D错误.易错点ꢀ认为任何晶体在各个物理性质上都是各向异性易错分析通常说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、对光的折射率等.单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同,也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同.但同时要注意,单晶体的各向异性,不是说每种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性.如云母、石膏在导热性上表现出各向异性,即在不同方向上传热的快慢不同;方铅矿晶体只在导电性能上表现出显著的各向异性,即沿不同方向的电阻率不同;立方形的铜晶体只在弹性上表现出显著的各向异性,即沿不同方向的弹性不同;方解石晶体只在对光的折射能力上表现出显著的各向异性,即沿不同方向的折射率不同.。
固体物理第九章ppt
西安交通大学核科学与技术学院 2011.05 liu_shuhuan
9.1 半导体基本性质
半体的晶体结构
半导体材料均属具有一 定晶格结构材料,晶体材 料内部的原子(或离子) 均有规则的按一定方式排 列(原子排列的格式就叫 晶格)并有固定的熔点。
杂质类型:替位型,间隙型。
1) 替位型:III族元素,如B(硼)、Al(铝)、Ga(镓)等; V族 元素,如P(磷)、As(砷)、 Sb(锑) 等。 2) 间隙型:Li,可在晶格间运动。
西安交通大学核科学与技术学院 2011.05 liu_shuhuan
一、本征半导体和杂质半导体
3) 施主杂质(Donor impurities)与施主能级
西安交通大学核科学与技术学院 2011.05 liu_shuhuan
9.1 半导体基本性质
• 固体的导电性: 物体导电是物体内电子在外电场作用下定向运动的结果。
• 导体、半导体、绝缘体的能带 由于电场力对电子的作用,使电子的运动速度和能量发生
变化。从能带论来看,电子能量变化就是电子从一个能级跃 迁到另一个能级上。
一、本征半导体和杂质半导体
•N型(电子型)半导体: 导带内电子运动。 •P型(空穴型)半导体: 满带内空穴运动。 •载流子: 是电子和空穴的统称。温度高,禁带宽度 小,产生的 载流子数目就多;产生得越多,电子与空 穴复合的几率也越大。 在一定温度下,产生率和复合 率达到相对平衡,半导体中保持一 定数目的载流子。
西安交通大学核科学与技术学院 2011.05 liu_shuhuan
9.1 半导体基本性质
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a
2 a
2nd BZ
2nd BZ
In the reduced zone scheme, one can find different energies at same value of wavevector. Each different energy characterizes a different band. Two wavefunctions at same k but different energies will be independent of each other: the wavefunctions will up of bemade different combination of the plane waves exp[i(k G) r ].
Periodic zone scheme
We can repeat a given Brillouin zone periodically through all wavevector space.
We can translate not only a band from other zones into the first zone, but also a band in first zone into every other zones in the periodic zone scheme.
Electron orbits, hole orbits , and open orbits
k G k
Here k+G is understood to refer to the same energy band as k.
Extended zone scheme
Extended zone scheme
Reducheme
The free electron Fermi surface at 2nd and 3rd zones.
The near free electron Fermi surface at 2nd and 3rd zones.
Holelike Electronlike
Harrison construction of free electron Fermi surface 1) Plot the reciprocal lattice 2) Plot the free-electron Fermi spheres around each lattice point with the radius appropriate to the electron concentration. Any point in k space that lies within at least one sphere corresponds to an occupied state in 1st zone. Points within at least two spheres correspond to occupied states in 2nd zone, and similarly for points in three spheres in 3rd zone, and so on.
2a 2d 2a 2b 3b 2c 3b 3a
2b 2c
3a
2d
1st zone
2nd zone
3rd zone
The free electron Fermi surface in the extended zone scheme.
The free electron Fermi surface in the reduced zone scheme.
The electrical properties of the metal are determined by the shape of the Fermi surface, because the current is due to charges in the occupancy of states near the Fermi surface.
1st Brillouin zone 2nd Brillouin zone 3rd Brillouin zone 4th Brillouin zone
The free electron Fermi gas in a square lattice Mapping of the 1st, 2nd and 3rd Brillouin zone in the reduced zone scheme.
Alkali metals have weak interactions between the conduction electrons and the lattice. Because the alkali metals have only one valence electron per atom, the first Brillouin zone boundaries are distant from the approximately spherical Fermi surface that filled one-half of the volume of the zone. The divalent metals, e.g. Be and Mg, also have weak lattice interactions and nearly spherical Fermi surface. But because they have two valence electrons each, the Fermi surface encloses twice the volume in k space as for the alkalis, i.e. the volume enclosed by the Fermi surface is exactly equal to that of the a zone. But the Fermi surface is nearly spherical which extends out of the first zone and into the second zone.
Reduced zone scheme
It is always possible to select the wavevector index k of any Bloch function to lie within the first Brillouin zone. Prove: suppose k (r ) is a Bloch function, and k k 'G . ik ' r ik r iG r k ' (r ) e uk ' (r ) e e u k ' (r )
Few people would define a metal as ‘a solid with a Fermi surface.’ This may nevertheless be the most meaning definition of a metal one can give today; it represents a profound advance in the understanding of why metals behaves as they do.
Then
ik r k ' ( r ) u ' k ( r )e k ( r )
We can always mapping the band in the reduced zone scheme.
C’
C
C”
A
2 a
A’ 0
a
k
1st BZ
1st zone
2nd zone
3rd zone
The parts of the free electron Fermi surface in the third zone appear disconnected as drawn in the reduced zone scheme. The free electron Fermi surface in the third zone as drawn in the periodic zone scheme.
The Fermi surface is the surface of constant energy F in k space. The Fermi surface separates the unfilled orbitals from the filled orbitals at absolute zero T = 0K.
Constant energy surface in the Brillouin zone of a simple square lattice with nearly free electron approximation. Constant energy surface is discontinuous at Brillouin zone boundary.
Chapter 9
Key points:
Fermi surfaces and metals
• reduced zone scheme and periodic zone scheme
• construction of Fermi surface • electron orbits, hole orbits, and open orbits • cohesive energy of metals
0
k
Construction of Fermi surface
The equation of the zone boundaries is 2kG + G2 = 0 and is satisfied if k terminates on the plane normal to G at the midpoint of G.