固体物理知识总结
固体物理重要知识点总结
固体物理重要知识点总结晶体：是由离子，原子或分子（统称为粒子）有规律的排列而成的，具有周期性和对称性非晶体：有序度仅限于几个原子，不具有长程有序性和对称性点阵：格点的总体称为点阵晶格：晶体中微粒重心，周期性的排列所组成的骨架，称为晶格格点2微粒重心所处的位置称为晶格的格点（或结点）晶体的周期性和对称性：晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复，这样的性质称为晶体结构的周期性。
晶体的对称性指晶体经过某些对称操作后，仍能恢复原状的特性。
（有轴对称，面对称，体心对称即点对称）密勒指数：某一晶面分别在三个晶轴上的截距的倒数的互质整数比称为此晶面的密勒指数配位数：可用一个微粒周围最近邻的微粒数来表示晶体中粒子排列的紧密程度，称为配位数致密度：晶胞内原子所占体积与晶胞总体积之比称为点阵内原子的致密度固体物理学元胞：选取体积最小的晶胞，称为元胞：格点只在顶角，内部和面上都不包含其他格点，整个元胞只含有一个格点：元胞的三边的平移矢量称为基本平移矢量（或者基矢）；突出反映晶体结构的周期性元胞:体积通常较固体物理学元胞大；格点不仅在顶角上，同时可以在体心或面心上；晶胞的棱也称为晶轴，其边长称为晶格常数，点阵常数或晶胞常数；突出反映晶体的周期性和对称性。
布拉菲格子：晶体由完全相同的原子组成，原子与晶格的格点相重合而且每个格点周围的情况都一样复式格子：晶体由两种或者两种以上的原子构成，而且每种原子都各自构成一种相同的布拉菲格子，这些布拉菲格子相互错开一段距离，相互套购而形成的格子称为复式格子，复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套购而成的声子：晶格简谐振动的能量化，以hv i来增减其能量，hv i就称为晶格振动能量的量子叫声子非简谐效应：在晶格振动势能中考虑了8 2以上3高次项的影响，此时势能曲线能是非对称的，因此原子振动时会产生热膨胀与热传导点缺陷的分类：晶体点缺陷：①本征热缺陷：弗伦克尔缺陷，肖脱基缺陷②杂质缺陷：置换型，填隙型③色心④极化子布里渊区：在空间中倒格矢的中垂线把空间分成许多不同的区域，在同一区域中能量是连续的，在区域的边界上能量是不连续的，把这样的区域称为布里渊区爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是什么？答：按照爱因斯坦温度的定义，爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013H Z,属于光学支频率，但光学格波在低温时对热容的贡献非常小，低温下对热容贡献大的主要是长声学格波，也就是说爱因斯坦没考虑声学波对热容的贡献是爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源。
固体物理总结
4.当电子(或光子)与晶格振动相互作用时，交换能量以
为单位。
晶体热容
1.固体比热的实验规律 (1)在高温时，晶体的比热为3NkB； (2)在低温时，绝缘体的比热按T3趋于零。
2.模式密度
定义：
D(
)
lim
0
n
m D()d3N 0
计算：D3 n12 V π c3
ds
s qq
3.晶体比热的爱因斯坦模型和德拜模型
2.线缺陷
当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的周围近邻，
这种缺陷称为线缺陷。位错就是线缺陷。
位错
刃型位错：刃型位错的位错线与滑移方向垂直。 螺旋位错：螺旋位错的位错线与滑移方向平行。
位错缺陷的滑移
刃位错：刃位错的滑移方向与晶体受力方向平行。
螺位错：螺位错的滑移方向与晶体受力方向垂直。
第 五 章 能带理论 总结
Kn
(k
Kn 2
)
0
紧束缚近似
1.模型
晶体中的电子在某个原子附近时主要受该原子势场V(rR n)
的作用，其他原子的作用视为微扰来处理，以孤立原子的电子
态作为零级近似。
2.势场
1.晶体的结合能 晶体的结合能就是自由的粒子结合成晶体时所释放的能量， 或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量。
EbU(r0)U(r0)
2.原子间相互作用势能
u(r)rAm rBn A、B、m、n>0
其中第一项表示吸引能，第二项表示排斥能。
3.原子晶体、金属晶体和氢键晶体
(1)原子晶体
结构：第Ⅳ族、第Ⅴ族、第Ⅵ族、第Ⅶ族元素都可以形成
k
r
e ik r
uk
r
固体物理各章节知识点详细总结
3.1 一维晶格的振动
3.1.1 一维单原子链的振动
1. 振动方程及其解 (1)模型：一维无限长的单原子链，原子间距(晶格常量)为
a，原子质量为m。
模型 运动方程
试探解
色散关系
波矢q范围 B--K条件
波矢q取值
一维无限长原子链，m，a，
n-2 n-1 n mm
n+1 n+2
a
..
m x n x n x n 1 x n x n 1
x M 2 n x 2 n 1 x 2 n 1 2 x 2 n
..
x m 2n1 x 2 n 2 x 2 n 2 x 2 n 1
x
Aei2n1aqt
2 n1
x
Bei2naqt
2n
相隔一个晶格常数2a的同种原子，相位差为2aq。
色散关系
2co as q A M 22B0 m 22A 2co as q B0
a h12 h22 h32
由
2π Kh
d h1h2h3
2π
d K 得： h1h2h3
h1h2h3
简立方：a 1 a i,a 2 aj,a 3 a k ,
b12πa2a3 2πi
Ω
a
b22πa3a1 2πj
Ω
a
b32πa1a2 2πk
Ω
a
b1 2π i a
b2 2π j a
2π b3 k
2n-1
2n
2n+1
2n+2
M
m
质量为M的原子编号为2n-2 、2n、2n+2、···
质量为m的原子编号为2n-1 、2n+1、2n+3、···
固体物理知识点总结
一、考试重点晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念和基本理论和知识二、复习内容第一章晶体结构基本概念1、晶体分类及其特点：单晶粒子在整个固体中周期性排列非晶粒子在几个原子范围排列有序（短程有序）多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒，晶粒随机堆积准晶体粒子有序排列介于晶体和非晶体之间2、晶体的共性：解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质各向异性晶体的性质与方向有关旋转对称性平移对称性3、晶体平移对称性描述：基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元格点用几何点代表基元，该几何点称为格点晶格、平移矢量基矢确定后，一个点阵可以用一个矢量表示，称为晶格平移矢量基矢元胞以一个格点为顶点，以某一方向上相邻格点的距离为该方向的周期，以三个不同方向的周期为边长，构成的最小体积平行六面体。
原胞是晶体结构的最小体积重复单元，可以平行、无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。
每个原胞含1个格点，原胞选择不是唯一的晶胞以一格点为原点，以晶体三个不共面对称轴（晶轴）为坐标轴，坐标轴上原点到相邻格点距离为边长，构成的平行六面体称为晶胞。
晶格常数WS元胞以一格点为中心，作该点与最邻近格点连线的中垂面，中垂面围成的多面体称为WS原胞。
WS原胞含一个格点复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构形成的晶格简单格子点阵格点的集合称为点阵布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。
4、常见晶体结构：简单立方、体心立方、面心立方、金刚石闪锌矿铅锌矿氯化铯氯化钠钙钛矿结构5、密排面将原子看成同种等大刚球，在同一平面上，一个球最多与六个球相切，形成密排面密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。
六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列5、晶体对称性及分类：对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质对称面对称中心旋转反演轴8种基本点对称操作14种布拉菲晶胞32种宏观对称性7个晶系6、描述晶体性质的参数：配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。
固体物理知识点总结
固体物理知识点总结1. 固体的结构固体的结构是固体物理研究的重要内容之一。
固体的结构可以分为晶体结构和非晶体结构两类。
晶体是指固体物质中原子、离子或分子按照一定规则有序排列的结构，具有长程有序性。
晶体的周期性结构使其具有一些特殊的性质，如晶格常数和晶胞结构等。
晶体的结构可以根据晶体的对称性将晶系分为七类：三斜晶系、单斜晶系、单轴晶系、三方晶系、四方晶系、立方晶系和六方晶系。
非晶体是指固体中原子、离子或分子无序排列的结构，没有明显的周期性，具有短程有序性。
2. 固体的热力学性质固体的热力学性质是指固体在温度、压力等条件下的热力学行为。
其中包括固体的热容、热导率、热膨胀系数等热力学性质。
固体的热容是指单位质量的固体物质吸收或释放的热量与温度变化之间的关系。
固体的热导率是指单位时间内，单位面积和单位温度梯度下热量的传导速率。
固体的热膨胀系数是指单位体积的固体物质在温度变化时体积的变化与温度变化之间的关系。
3. 固体的光学性质固体的光学性质是指固体对光的吸收、散射和折射等性质。
固体的光学性质与其结构和原子（分子）的能级结构有关。
固体物质中的原子和分子会吸收特定波长的光子，产生特定的光谱线。
固体的折射率是指光在固体中传播时的光线偏折情况，也称为光线传播速度与真空中的光速之比。
4. 固体的电学性质固体的电学性质包括固体的导电性、介电常数、电阻率等。
固体的导电性是指固体对电流的导通能力。
固体的介电常数是指固体在外电场作用下的电极化程度。
固体的电阻率是指固体对电流的阻碍程度。
5. 固体的磁学性质固体的磁学性质是指固体在外磁场下的磁化行为。
固体物质中的原子和分子会在外磁场下产生磁化。
固体的磁学性质与其结构和原子（分子）的磁矩分布有关。
固体的磁化率是指固体在外磁场下的磁化程度。
固体物理是物理学中一个重要而广泛的研究领域，涉及的内容十分丰富和复杂。
本文仅对固体物理的基本知识点进行了简要的介绍和总结，希望能够为读者的学习和研究提供一些帮助。
固体物理基础
固体物理基础固体物理学是物理学的一个重要分支，研究的对象是固态物质以及其中发生的各种现象和性质。
本文将从晶体结构、电子结构以及热学性质等方面介绍固体物理基础。
一、晶体结构晶体是指固态物质中原子、分子或离子按照一定的规则排列形成的有序结构。
晶体结构对物质的性质和行为有着重要的影响。
晶体结构有三个基本要素：基元、晶格和晶胞。
1. 基元：基元是晶体中最小的具有周期性的结构单位。
晶体的基元可以是原子、分子或离子。
2. 晶格：晶体中基元的无限周期排列称为晶格。
晶格可以用一组矢量来表示，称为晶格常数。
3. 晶胞：晶胞是晶体中最小的具有完整晶体结构的单元，由基元和周围的晶格点组成。
二、电子结构固体中的电子结构对于物质的导电性、光学性质等有着重要的影响。
在固体物理学中，常用能带理论来描述电子在固体中的行为。
1. 能带理论：能带理论是描述固体中电子能量分布的理论。
根据能带理论，电子可以分为价带和导带。
价带是填满电子的能级，导带是未被填满电子的能级。
两者之间的能隙决定了物质的导电性质。
2. 能带结构：不同物质的能带结构不同，因而具有不同的电子性质。
导带和价带之间的能带宽度越小，材料越容易导电；反之，能带宽度越大，则材料越难导电。
三、热学性质热学性质是固体物理学研究的另一个重要方面，包括热传导、热膨胀等。
1. 热传导：热传导是指能量在物体中由高温区域向低温区域传递的过程。
在固体中，热传导主要通过晶格振动传递。
2. 热膨胀：热膨胀是指物质由于温度变化而引起体积或长度发生变化的现象。
固体的热膨胀与晶体结构、原子之间的相互作用有密切关系。
结语固体物理学作为研究固态物质性质和行为的重要分支，为我们深入了解材料的特性和应用提供了理论基础。
通过对固体物理基础的学习，可以更好地理解和应用固体物理学的原理和方法，促进相关领域的发展和应用。
固体物理知识点总结(考试必备)
[解答]
设晶格是由N个格点组成, 则一个能带有N个不同的波矢状态, 能容纳2N个电子. 由于电子的能带是波矢的偶函数, 所以能级有(N/2)个. 可见一个能级上包含4个电 子.
2021/6/16
6
电子气的费米能和热容量
1.费米分布函数 索末菲自由电子服从费米—狄拉克分布。
2021/6/16
2
19. 在绝对零度时还有格波存在吗? 若存在, 格波间还有能量交换吗?
[解答]
频率为 w的格波的振动能为
其中
是由 个声子携带的热振动能, ( )是零点振动能, 声子数为
绝对零度时, =0. 频率为 的格波的振动能只剩下零点振动能.
格波间交换能量是靠声子的碰撞实现的. 绝对零度时, 声子消失, 格波间不再交换 能量.
6. 温度一定，一个光学波的声子数目多呢, 还是声学波的声子数目多?
[解答]
频率为 的格波的(平均) 声子数为
因为光学波的频率 比声学波的频率 高, (
)大于
(
）, 所以在温度一定情况下, 一个光学波的声子数目少于
一个声学波的声子数目.
2021/6/16
3
5.金属淬火后为什么变硬? [解答] 我们已经知道 晶体的一部分相对于另一部分的滑移, 实际是位错线的滑移, 位错线的移动是逐步进行 的, 使得滑移的切应力最小. 这就是金属一般较软的原因之一. 显然, 要提高金属的强度和硬度, 似乎 可以通过消除位错的办法来实现. 但事实上位错是很难消除的. 相反, 要提高金属的强度和硬度, 通常 采用增加位错的办法来实现. 金属淬火就是增加位错的有效办法. 将金属加热到一定高温, 原子振动的 幅度比常温时的幅度大得多, 原子脱离正常格点的几率比常温时大得多, 晶体中产生大量的空位、填 隙缺陷. 这些点缺陷容易形成位错. 也就是说, 在高温时, 晶体内的位错缺陷比常温时多得多. 高温的 晶体在适宜的液体中急冷, 高温时新产生的位错来不及恢复和消退, 大部分被存留了下来. 数目众多的 位错相互交织在一起, 某一方向的位错的滑移, 会受到其它方向位错的牵制, 使位错滑移的阻力大大增 加, 使得金属变硬. 6.在位错滑移时, 刃位错上原子受的力和螺位错上原子受的力各有什么特点? [解答] 在位错滑移时, 刃位错上原子受力的方向就是位错滑移的方向. 但螺位错滑移时, 螺位错上原子受力的 方向与位错滑移的方向相垂直.
固体物理知识点总结
晶格（定义）：理想晶体具有长程有序性，在理想情况下，晶体是由全同的原子团在空间无限重复排列而构成的。
晶体中原子排列的具体形式称之为晶格，原子、原子间距不同，但有相同排列规则，这些原子构成的晶体具有相同的晶格；由等同点系所抽象出来的一系列在空间中周期排列的几何点的集合体空间点阵；晶格是属于排列方式范畴，而空间点阵是属于晶格周期性几何抽象出来的东西。
晶面指数：晶格所有的格点应该在一簇相互平行等距的平面，这些平面称之为晶面。
将一晶面族中不经过原点的任一晶面在基矢轴上的截距分别是u、v、w，其倒数比的互质的整数比就是表示晶面方向的晶面指数，一般说来，晶面指数简单的晶面，面间距大，容易解理。
Miller指数标定方法：1）找出晶面系中任一晶面在轴矢上的截距；2）截距取倒数；3）化为互质整数，表示为（h,k,l）。
注意：化互质整数时，所乘的因子的正、负并未限制，故[100]和[100]应视为同一晶向。
晶向指数：从该晶列通过轴矢坐标系原点的直线上任取一格点，把该格点指数化为互质整数，称为晶向指数，表示为[h,k,l]。
要弄清几种典型晶体结构中（体心、面心和简单立方）特殊的晶向。
配位数：在晶体学中，晶体原子配位数就是一个原子周围最近邻原子的数目，是用以描写晶体中粒子排列的紧密程度物理量。
将组成晶体的原子看成钢球，原子之间通过一定的结构结合在一起，形成晶格；所谓堆积比就是组成晶体的原子所占体积与整个晶体结构的体积之比，也是表征晶体排列紧密程度的物理量。
密堆积结构的堆积比最大。
布拉格定律：假设：入射波从晶体中平行平面作镜面反射，每一各平面反射很少一部分辐射，就像一个轻微镀银的镜子，反射角等于入射角，来自平行平面的反射发生干涉形成衍射束。
（公式）。
其中：n为整数，称为反射级数；θ为入射线或反射线与反射面的夹角，称为掠射角，由于它等于入射线与衍射线夹角的一半，故又称为半衍射角，把2θ称为衍射角。
当间距为d的平行晶面，入射线在相邻平行晶面反射的射线行程差为2dsinθ，当行程差等于波长的整数倍时，来自相继平行平面的辐射就发生相长干涉，根据图示，干涉加强的条件是：，这就是所谓布拉格定律，布拉格定律成立的条件是波长λ≤2d。
固体物理学考试重点
固体物理学一：晶体结构1.晶体结构=空间点阵+基元2.晶格：晶体中原子的规则排列简称为晶格。
3.基元：在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元。
4.结点：空间点阵学说中所称的“点子”代表着结构中相同的位置，称为结点。
5.点阵：格点的总体称为点阵。
6晶向：晶体中同一个格点可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。
7.简单格子晶体：基元只有一个原子的晶体，原子与晶格的格点相重合而且每个格点周围的情况都一样。
8.复式格子晶体：基元有两个或两个以上的原子构成的晶体。
9.声子：10.晶胞与原胞的区别：在同一晶格中原胞的选取不是唯一的，但他们的体积都是相等的，而晶胞的体积一般为原胞的若干倍。
11.绝对零度费米能：12.NaCl和CsCl的晶体结构:NaCl:晶胞为面心立方；阴阳离子均构成面心立方且相互穿插而形成；每个阳离子周围紧密相邻有6个阴离子，每个阴离子周围也有6个阳离子，均形成正八面体；每个晶胞中有4个阳离子和4个阴离子，组成为1：1。
CsCl:晶胞为体心立方；阴阳离子均构成空心立方体，且相互成为对方立方体的体心；每个阳离子周围有8个阴离子，每个阴离子周围也有8个阳离子，均形成立方体；每个晶胞中有1个阴离子和1个阳离子，组成为1：1。
13.晶体的结合方式，为什么能结合成晶体？①离子性结合，靠离子间的库伦吸引作用形成晶体；②共价结合，靠两个原子各贡献一个电子形成共价键进而形成晶体；③金属性结合，靠负电子云和正离子实之间的库伦相互作用结合成晶体；④范德瓦尔斯结合，靠瞬时的电偶极矩的感应作用结合成晶体。
14.晶体的结合能与平衡间距？晶体的结合能就是将自由的原子（离子或分子）结合成晶体时所释放的能量；晶体的平衡间距就是14.什么是晶格振动的德拜模型和爱因斯坦模型，其物理意义是什么，为什么德拜模型在低温时能给出较好的结果而爱因斯坦模型给出的结果较差？德拜模型：假设晶体是各向同性的连续弹性介质，格波可以看成连续介质的弹性波。
固体物理重点知识点总结——期末考试、考研必备!!
固体物理概念总结——期末考试、考研必备！！第一章1、晶体-----内部组成粒子（原子、离子或原子团）在微观上作有规则的周期性重复排列构成的固体。
晶体结构——晶体结构即晶体的微观结构，是指晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况。
金属及合金在大多数情况下都以结晶状态使用。
晶体结构是决定固态金属的物理、化学和力学性能的基本因素之一。
2、晶体的通性------所有晶体具有的共通性质，如自限性、最小内能性、锐熔性、均匀性和各向异性、对称性、解理性等。
3、单晶体和多晶体-----单晶体的内部粒子的周期性排列贯彻始终；多晶体由许多小单晶无规堆砌而成。
4、基元、格点和空间点阵------基元是晶体结构的基本单元，格点是基元的代表点，空间点阵是晶体结构中等同点（格点）的集合，其类型代表等同点的排列方式。
倒易点阵——是由被称为倒易点或倒易点的点所构成的一种点阵，它也是描述晶体结构的一种几何方法，它和空间点阵具有倒易关系。
倒易点阵中的一倒易点对应着空间点阵中一组晶面间距相等的点格平面。
5、原胞、WS原胞-----在晶体结构中只考虑周期性时所选取的最小重复单元称为原胞；WS原胞即Wigner-Seitz原胞，是一种对称性原胞。
6、晶胞-----在晶体结构中不仅考虑周期性，同时能反映晶体对称性时所选取的最小重复单元称为晶胞。
7、原胞基矢和轴矢----原胞基矢是原胞中相交于一点的三个独立方向的最小重复矢量；晶胞基矢是晶胞中相交于一点的三个独立方向的最小重复矢量，通常以晶胞基矢构成晶体坐标系。
8、布喇菲格子（单式格子）和复式格子------晶体结构中全同原子构成的晶格称为布喇菲格子或单式格子，由两种或两种以上的原子构成的晶格称为复式格子。
9、简单格子和复杂格子（有心化格子）------一个晶胞只含一个格点则称为简单格子，此时格点位于晶胞的八个顶角处；晶胞中含不只一个格点时称为复杂格子，其格点除了位于晶胞的八个顶角处外，还可以位于晶胞的体心（体心格子）、一对面的中心（底心格子）和所有面的中心（面心格子）。
固体知识点物理初中总结
固体知识点物理初中总结固体物理是研究固体物质的微观结构、性质及其与宏观性能之间关系的物理学分支。
在初中物理课程中，虽然不会深入探讨固体物理的复杂理论，但会接触到一些基础知识点，为以后的学习打下基础。
以下是对初中阶段固体物理知识点的总结。
# 1. 物质的状态物质存在三种基本状态：固态、液态和气态。
固态物质具有固定的形状和体积，分子间距离较近，分子运动相对较小。
液态物质具有固定的体积，但形状会随容器变化，分子间距离较固态大，分子运动较为自由。
气态物质既没有固定的形状也没有固定的体积，分子间距离很大，分子运动极为自由。
# 2. 晶体和非晶体固体可以分为晶体和非晶体两类。
晶体具有规则的几何形状和固定的熔点，其内部原子按一定的规律排列，形成晶格结构。
非晶体没有固定的几何形状和熔点，其内部原子排列无规律。
# 3. 固体的热膨胀当固体受热时，其体积会膨胀。
这是因为热能使得固体中的分子振动幅度增加，从而使得分子间的平均距离变大。
这一现象称为热膨胀，其规律通常用线性膨胀系数来描述。
# 4. 固体的弹性固体在受到外力作用时会发生形变，当外力撤除后，固体能够恢复原状的性质称为弹性。
弹性形变遵循胡克定律，即在弹性限度内，物体的形变量与作用力成正比。
# 5. 固体的硬度和摩擦力硬度是指固体抵抗外物硬压入其表面的能力。
摩擦力是两个表面接触的物体在相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
摩擦力的大小与物体间的接触面积、摩擦系数以及作用在物体上的垂直力有关。
# 6. 固体的密度密度定义为物质的质量与其体积的比值，是固体物质的一种基本性质。
不同固体的密度不同，这一性质在工程和科研中有广泛应用，如用于物质的鉴定和分离。
# 7. 固体的导热性和导电性导热性是指固体传导热量的能力。
金属等固体具有较好的导热性，而非金属和绝缘体的导热性较差。
导电性是指固体传导电流的能力。
金属通常具有良好的导电性，而绝缘体的导电性很差。
《固体物理知识总结》课件
磁性和超导性
磁性物质的分类
按照磁化方式和磁化强度进 行分类。
磁性演化和磁矩
磁性物质中的微观磁矩和其 状态变化。
超导体的特性和应用
具有零电阻和磁场排斥性的 特殊材料。
其他
1
相变和相变规律
固体物质在温度或压力变化下的状态转
光电效应和光子与固体的作用
2
变。
固体材料中光子与电子相互作用的现象。
3
多晶材料的性质和应用
固体受到的力和单位面积 上的压力。
2 应变和弹性模量
固体的变形程度和恢复能 力。
3 范德华力和分子间相
互作用力
固体分子间的吸引力和排 斥力。
半导体物理
禁带宽度和导电性
半导体中电子能级的分布和导电 能力。
P型半导体和N型半导体
半导体的杂质掺杂和导电特性。
PN结的形成和工作原理
半导体中正负载荷的结合和工作 状态。
由多个晶粒组成的固体材料物理知识总结》PPT课件
# 固体物理知识总结 ## 一、什么是固体物理 - 固体物理的定义 - 固体物理的研究对象
晶体结构
晶体的定义
固体物质中由周期性排列的原子或离子组成的结构。
晶体的分类
按化学成分和结构特点进行分类。
晶体的结构
经典的晶格结构，如立方、六方、正交等。
固体的物理性质
1 压强和应力
固体知识点物理总结归纳
固体知识点物理总结归纳固体的结构固体的结构是由原子、分子或离子按一定规则排列而形成的。
根据固体的结构特征，固体可分为晶体和非晶体两大类。
晶体：晶体是具有高度有序结构的物质，原子、分子或离子在空间中排列有序，呈现出一定的周期性结构。
根据晶体的结构特征，晶体又可以分为离子晶体、共价晶体和金属晶体等几种类型。
非晶体：非晶体是指原子、分子或离子的排列没有明显的周期性，呈现出无序结构。
非晶体的性质与晶体相比其结构较为松散，具有较高的熵值。
固体的性质固体的性质是由其结构和原子间相互作用所决定的。
固体具有一些特定的性质，例如硬度、脆性、导电性等，这些性质反映出固体内部原子间相互作用的特点。
硬度：硬度是材料抵抗外力的性能。
固体的硬度与其结构有关，晶体的硬度通常比非晶体大，共价晶体的硬度也往往比金属晶体大。
脆性：脆性是指材料在受到外力作用时，很容易发生断裂。
大多数晶体材料都是脆性材料，而非晶体材料通常表现出较强的韧性。
导电性：导电性是指固体材料对电流的传导能力。
金属晶体通常具有较好的导电性，而共价晶体和离子晶体通常导电性较差。
固体的热性质固体的热性质是固体物质在受热时表现出的一些特性。
固体的热性质主要包括热膨胀、热导率和热容等。
热膨胀：固体在受热时，由于原子振动增强，晶格内原子间的相互作用减弱，从而造成晶格参数增大，体积膨胀。
不同固体的热膨胀系数不同，通常晶体的热膨胀系数比非晶体大。
热导率：热导率是指固体材料导热的能力。
金属晶体的热导率通常较高，而非晶体材料的热导率通常较低。
热容：热容是指固体在单位温度变化时吸热或放热的能力。
固体的热容与其结构有关，晶体的热容通常较大，非晶体的热容通常较小。
固体的力学性质固体的力学性质是固体物质在受外力作用下所表现出来的性质。
固体的力学性质主要包括弹性模量、抗拉强度、屈服强度等。
弹性模量：弹性模量是度量固体材料变形能力的物理量。
固体的弹性模量与其结构有关，晶体材料的弹性模量通常较大，非晶体材料的弹性模量通常较小。
固体物理学基础知识点总结
固体物理学基础知识点总结固体物理学是探究物质的结构和性质以及固体内部的物质运动规律的科学。
它不仅在科学探究领域中占据重要位置，还在工程技术和工业生产中发挥着巨大的作用。
本文将总结固体物理学的基础知识点，包括晶体结构、电子能带理论、磁性、声学和热学等方面。
1. 晶体结构晶体是由原子、分子或离子排列有序而规则的三维结构组成的物质。
晶体的结构可以用晶格描述，晶格是一种周期性的重复结构，包括点阵和晶胞。
点阵是由点和空间矢量组成的，而晶胞则是将点阵用平行平面包抄起来形成的一个最小单位。
晶体的晶格分为14种布拉维格子。
2. 电子能带理论电子能带理论是描述固体中电子能级分布的理论。
依据电子能带理论，固体中的电子将分布在一系列离散的能带中。
导带是离价带最近而又没有电子填充的能带，而价带全部被填充的能级。
固体的导电性与导带和价带之间的能隙有关。
导电体的导带与价带之间有较小的能隙，允许电子在外界提供能量的状况下跃迁到导带；绝缘体的导带与价带之间存在巨大的能隙，不容易发生电子跃迁；半导体的导带与价带之间存在较小的能隙，可以通过少许的能量供给实现电子跃迁。
3. 磁性磁性是固体物理学中的重要现象之一。
磁性可分为顺磁性、抗磁性和铁磁性。
顺磁性是指物质在外磁场作用下的磁化行为，磁矩与磁场方向一致；抗磁性是指物质在外磁场作用下反抗磁化的行为，磁矩与磁场方向相反；铁磁性是指物质在外磁场作用下的磁化行为，磁矩保持一定方向。
4. 声学声学探究固体中的声波传播和震动。
固体中的声波传播是通过弹性介质中的粒子震动进行能量传递。
固体中的声速取决于物质的弹性性质和密度。
固体中的声波可分为纵波和横波，纵波的震动方向与传播方向一致，横波的震动方向与传播方向垂直。
5. 热学热学探究固体中的热学性质，包括热传导、热膨胀、热容等。
热传导是指固体中热量的传递过程，取决于物质的热导率和温度梯度。
热膨胀是指固体在受热时产生体积扩张的现象，取决于物质的热膨胀系数。
固体物理知识点总结
一、考试重点晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念与基本理论与知识二、复习内容第一章晶体结构基本概念1、晶体分类及其特点:单晶粒子在整个固体中周期性排列非晶粒子在几个原子范围排列有序(短程有序)多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒,晶粒随机堆积准晶体粒子有序排列介于晶体与非晶体之间2、晶体的共性:解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质各向异性晶体的性质与方向有关旋转对称性平移对称性3、晶体平移对称性描述:基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元格点用几何点代表基元,该几何点称为格点晶格、平移矢量基矢确定后,一个点阵可以用一个矢量表示,称为晶格平移矢量基矢元胞以一个格点为顶点,以某一方向上相邻格点的距离为该方向的周期,以三个不同方向的周期为边长,构成的最小体积平行六面体。
原胞就是晶体结构的最小体积重复单元,可以平行、无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。
每个原胞含1个格点,原胞选择不就是唯一的晶胞以一格点为原点,以晶体三个不共面对称轴(晶轴) 为坐标轴,坐标轴上原点到相邻格点距离为边长,构成的平行六面体称为晶胞。
晶格常数WS元胞以一格点为中心,作该点与最邻近格点连线的中垂面,中垂面围成的多面体称为WS原胞。
WS原胞含一个格点复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构形成的晶格简单格子点阵格点的集合称为点阵布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。
4、常见晶体结构:简单立方、体心立方、面心立方、金刚石闪锌矿铅锌矿氯化铯氯化钠钙钛矿结构5、密排面将原子瞧成同种等大刚球,在同一平面上,一个球最多与六个球相切,形成密排面密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。
六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列5、晶体对称性及分类:对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质对称面对称中心旋转反演轴8种基本点对称操作14种布拉菲晶胞32种宏观对称性7个晶系6、描述晶体性质的参数:配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。
固体物理学知识点总结
固体物理学知识点总结固体物理学是物理学中的一个重要分支，它涉及到物态的变化以及固体物质中的各种物理现象。
固体物理学的研究对象是固体物质，包括晶体、多晶体、非晶体等。
本文将就固体物理学的相关知识点进行总结。
一、结晶学结晶学是研究晶体的形成、结构和性质的一门学科。
它是固体物理学的基础，对于了解其他领域的科学研究也有着重要的作用。
1. 晶体的定义：晶体是由原子、分子或离子有序排列而形成的固体。
晶体具有明确的几何形状和规则的面、棱和角，呈现六方晶系、四方晶系、正交晶系和三角晶系等多种不同的结构类型。
2. 晶体的结构：晶体结构是晶体内部的原子、离子、分子的有序排列方式。
晶体结构可以用格点、基元和晶体单元来描述。
其中，格点为表示固体结构的原点，基元是固体中的最小重复单元，晶体单元则表示晶体中最小可测量结构。
3. 晶体学定律：晶体学定律总结了晶体结构中的规律性关系，包括布拉维格子点计数定理、米勒克氏平面、勒沃伊-克瑞斯特兴霞法则等。
二、各向同性和各向异性各向同性和各向异性是固体物理学中的重要概念。
材料的各向同性或各向异性对于材料的性质和应用具有重要意义。
1. 各向同性：材料的各向同性是指材料在各个方向具有相同的物理性质。
例如，光学各向同性材料可以使光线在任何方向传播的速度都相同。
2. 各向异性：材料的各向异性是指材料在不同方向具有不同的物理性质。
例如，晶体在不同方向上的机械性质、热膨胀系数和光学性质等均不同，因此被称为各向异性材料。
三、固体物理学中的热热是固体物理学中的重要研究对象，与热有关的知识点有相当多的内容。
1. 热量与内能：热量是物体的能量从高温度向低温度传递的过程中所传递的能量。
内能则是物体自身所固有的能量。
固体物理学中，热量和内能是研究热学性质的重要概念。
2. 物态转变：物质在经历一定的温度变化时就会发生物态转变。
固体物理学中，物态转变包括固体的熔化、晶化、升华等等。
3. 热容和热传导：热容是指物体在升温过程中吸收热量与温度变化之比。
(完整版)固体物理学习总结
第二章1、晶体有哪些宏观特性？答：晶体的有序性、各向异性、周期性、对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。
说明晶体宏观特性是微观特性的反映2、什么是空间点阵？答：晶体可以看成由相同的格点在三维空间作周期性无限分布所构成的系统，这些格点的总和称为点阵（布拉菲点阵）。
3、什么是简单晶格和复式晶格？答：简单晶格：如果晶体由完全相同的一种原子组成，且每个原子周围的情况完全相同，则这种原子所组成的网格称为简单晶格。
复式晶格：如果晶体的基元由两个或两个以上原子组成，相应原子分别构成和格点相同的网格，称为子晶格，它们相对位移而形成复式晶格。
4、试述固体物理学原胞和结晶学原胞的相似点和区别。
答：(1)固体物理学原胞(简称原胞)构造：取一格点为顶点，由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量，以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学原胞。
特点：格点只在平行六面体的顶角上，面上和内部均无格点，平均每个固体物理学原胞包含1个格点。
它反映了晶体结构的周期性。
是最小单位。
(2)结晶学原胞（简称晶胞）构造：使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。
特点：结晶学原胞不仅在平行六面体顶角上有格点，面上及内部亦可有格点。
其体积不一定最小，是固体物理学原胞体积的整数倍。
反应对称性。
5、晶体的7大晶系6、答：七大晶系：三斜、单斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系。
立方：简单立方、体心立方、面心立方7.密堆积结构包含哪两种？各有什么特点？答：(1)六角密积第一层：每个球与6个球相切，有6个空隙，如编号1,2,3,4,5,6。
第二层：占据1,3,5空位中心。
第三层：在第一层球的正上方形成ABABAB······排列方式。
六角密积是复式格，其布拉维晶格是简单六角晶格。
(2)立方密积第一层：每个球与6个球相切，有6个空隙，如编号为1,2,3,4,5,6。
固体物理各章节重点总结
固体物理各章节重点总结第一章1、晶体的共性：长程有序、自限性、各向异性2、长程有序：晶体中的原子都是按照一定规则排列的，这种至少在微米数量级范围内的有序排列，称为长程有序。
3、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。
4、原子之间的结合遵从能量最小原理5、一个原子周围最近邻的原子数，称为该晶体的配位数，用来表征原子排列的紧密程度，最紧密的堆积称密堆积6、布喇菲提出了空间点阵学说：晶体内部结构可以看成是由一些相同的点子在空间做规则的周期性的无线分布。
这一学说是对实际晶体结构的一个数学抽象，它只反映出晶体结构的周期性。
人们把这些点子的总体称为布喇菲点阵7、沿三个不同方向通过点阵中的结点作平行的直线，把结点包括无遗，点阵便构成一个三维网格。
这种三维格子称为晶格，又称为布喇菲格子，结点又称点阵。
8、某一方向上两相邻结点的距离为该方向上的周期，以一结点为顶点，以三个不同方向的周期为边长的平行六面体可作为晶格的一个重复单元，体积最小的重复单元，称为原胞或固体物理学原胞，它能反映晶格的周期性。
9、为了同时反映晶体对称的特征，结晶学上所取的重复单元，体积不一定最小，结点不仅在顶角上，还可以是体心或面心。
这种重复单元称作晶胞，惯用晶胞或布喇菲原胞10、简立方：a1=a，a2=b,a3=c11、体心立方：a1=0.5(-a+b+c)|a2=0.5(a-b+c)|a3=0.5(a+b-c)12、面心里放：a1=0.5(b+c)|a2=0.5(a+c)|a3=0.5(a+b)|13、氯化铯结构为简立方结构14、氯化钠结构为面心立方结构15、金刚石结构为面心立方结构16、所欲格点都分布在相互平行的一平面族上，每一平面都有格点分布，称这样的平面为晶面17、若ij=1,2…则可用正格基失来构造倒格基失18、将正格基失在空间平移可构成正格子，相应地我们把倒格基失平移形成的格子叫做倒格子19、正格原胞体积与倒格原胞体积之积等于(2π)3；正格子与倒格子互为多方的倒格子；倒格失K h=h1b1+h2b2+h3b3与正格子晶面族正交；倒格失的模K h与晶面族(h1h2h3)的面间距成反比20、晶体有230种对称类型，称其为空间群；若不包括平移，有32种宏观对称类型，称其为点群21、晶体的宏观对称操作一共有八种基本对称操作P1922、计算题P25P34第二章1、五种基本结合类型：共价结合、离子结合、金属结合、分子结合、氢键结合2、体积弹性模量3、计算题P53P63第三章1、玻恩和卡门提出了一个遐想的边界条件，即所谓的周期性边界条件。
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§5-2 线缺陷——位错 线缺陷——位错
一,位错的基本类型
"刃位错 刃位错"和"螺位错 螺位错" 刃位错 螺位错 刃型位错的特点是位错线垂直 垂直于滑移矢量b; 垂直 螺型位错的特点是位错线平行 平行于滑移矢量b. 平行 位错线的特征
二,位错的运动
位错的滑移 位错的攀移
§5-3 面缺陷与体缺陷
一,层错(堆垛层错) 二,晶界 三,小角晶界 四,体缺陷(包裹体)
2.元胞 初基元胞,基矢, 初基元胞,基矢,格矢,威格纳-赛兹 元胞(W-S元胞,对称元胞), 3.惯用元胞和轴矢 惯用元胞,轴矢
三,常见晶体结构举例
致密度η(又称空间利用率),配位数,密 堆积 1. 简单立方(sc) 配位数=6,惯用元胞包含格点数 = 1 惯用元胞包含格原子数 = 1 2. 面心立方(fcc) 配位数=12,惯用元胞包含格点数=4 惯用元胞包含格原子数 = 4 3.体心立方(bcc) 配位数=8,惯用元胞包含格点数=2 惯用元胞包含格原子数 = 2
九,硅和锗的能带结构 1. 能带的简并 2. k空间等能面 3. 回旋共振 4. 硅和锗的导带结构 5. 硅和锗的价带结构
第五章
§5-1
晶体缺陷
点缺陷
一,点缺陷的类型 (1)肖脱基(Schottky)缺陷 (2)费伦克尔(Frenkel)缺陷 (3)间隙原子缺陷 (4)色心
二,杂质原子 施主,受主杂质的能级
(4)旋转-反演操作(象转操作) 2.分数周期平移T/n
(1) n度螺旋轴指数 2.晶向指数 3.晶面指数(密勒指数)
六角晶系的四指数表示.
六,倒格子与布里渊区 1. 倒格子:
(1)定义 (2)倒格子的重要性质(正倒格子间的关系) 2. 布里渊区(B.Z) 七,晶体x光衍射 1.决定散射的诸因素 1.决定散射的诸因素 (1)原子散射因子 (2)几何结构因子
六,电子的有效质量 1.电子的速度 2.电子的准动量 3.晶体中电子的有效质量张量:推导及讨论 七,晶体中的电流 1.能带中的电流
满带不导电,不满带才可导电
2.空穴 3.导体,绝缘体和半导体 八,电阻的起因 晶体的电阻来源于广义缺陷与Bloch电子 的作用,即声子,杂质,缺陷,边界对载流 子的散射
(2)自由电子费米(Femi)气模型 2.近自由电子模型 (1)定态非简并微扰 (2)定态简并微扰 (3)能隙产生的物理解释 (4)近自由电子的状态密度 四,紧束缚模型 采用通过孤立原子的电子波函数的线性 组合构成晶体电子波函数的方法,这种方法 常称为原子轨道线性组合法(LCAO). 五. 克龙尼克-潘纳(Kronig-Penney)模型
二,一维双原子链的晶格振动
1.模型与色散关系 2.关于声学波和光学波的讨论 (1)格波数 允许的波矢数= 允许的波矢数=晶体的初基元胞数 格波总数= 格波总数=晶体振动的总自由度数
(2)长波极限 声学格波描写元胞内原子的同相运动, 光学格波描写元胞内原子的反相运动. 两支格波最重要的差别: 分别描述了原子不同的运动状态 (3) q趋近第一布里渊区边界 在第一布里渊区边界上,存在格波频 率"间隙". 声学支格波仍描述元胞内原子的同相 整体运动;光学支格波仍描述元胞内原子 的反相运动
2. 能量量子和声子(量子力学修正) 3. 平均声子数 四,晶体的比热 1.Einsten模型 2. Debye模型 3.实验和理论的比较 五. 非简谐效应 1. U过程与N过程; 2. 热膨胀; 3. 热传导.
第四章 固体能带论 基本近似:绝热近似,单电子近似 一,固体电子的共有化和能带 二,布洛赫(Bloch)定理 1.布洛赫定理:表述及讨论 : 2. Bloch 定理的证明 3.布洛赫定理的一些重要推论 4.能态密度 三,近自由电子模型 1.索末菲(Sommerfeld)模型 (1)自由电子(半量子)模型
固体物理总结
第一章 晶体结构 一,晶体的宏观特性 1. 均一性――从宏观理化性质的角度来讲 (周期性--从原子排列的角度来讲) 2. 对称性 3.各向异性和解理性 4. 自范性和晶面角守恒 5. 最小自由能和稳定性 6. 有固定的熔点
二,晶体的微观结构
1. 空间点阵(布拉菲格子) 基元,空间点阵,布拉菲格子,格点,单式格 子,复式格子 晶体结构=基元+空间点阵 基元+ 基元 布拉菲格子(B格子)=空间点阵 复式格子=晶体结构 复式格子≠B格子
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三维晶体:元胞的总自由度数为3S,则晶体中原
(3)格波数 三维晶格:3S 支格波,一个q对应3S个ω值, 即对应3S个格波,允许的q取值数仍为初基元胞 数N,则共有3NS组(ωi,q)数组,晶体中有 3NS个格波. 格波数=晶格的总自由度数= 格波数=晶格的总自由度数=3NS (4)波矢取值 (5)格波的态密度函数 三,晶格振动量子化与声子 1.晶格振动和谐振子
3.三维晶格振动 (1)原子振动方向 (2)格波支数 一维单原子链:仅存在一支格波,且为 声学格波. 一维双原子链:存在两支格波―――声 学波,光学波.
一维S原子链:存在S支格波―――其中一支声 学波,S -1支光学波 子振动可能存在的运动形式就有3S种,用3S支格 波来描述.其中在三维空间定性地描述元胞质心 运动的格波应有3支,也就是说应有3只声学格波, 其余3(S-1)支则为光学格波.
4. 金刚石结构 B格子是fcc ,惯用元胞包含格点数=4 基元内原子数=2 (同种元素) 惯用元胞包含原子数=2x4=8 配位数=4 5. 闪锌矿结构(立方硫化锌结构) B格子是fcc,惯用元胞包含格点数=4 惯用元胞包含原子数=8 配位数=4 6. 氯化铯(CsCl)结构
B格子是sc,惯用元胞包含格点数=1 惯用元胞包含原子数=2 配位数=8 7. NaCl结构 B格子是fcc,惯用元胞包含格点数=4 惯用元胞包含原子数=8 8 配位数=6 8. 六方密排结构(hcp) 基元内原子数=2 惯用元胞体积是初基元胞体积的3倍 配位数=12
负电性=常数(电离能+亲和能) 负电性=常数(电离能+亲和能)
电离能: 电离能:让原子失去电子所必需消耗的能量 亲和能:处于基态的中性气态原子获得一个 处于基态的中性气态原子获得一个 电子所放出的能量
负电性大的原子,易于获得电子 , 负电性小的原子,易于失去电子 , 二,离子结合 三,共价结合 共价键的特性:饱和性,方向性 四,金属结合 五,范德瓦尔斯键结合 六,氢键结合
2.衍射极大的条件(必要条件) 衍射极大的条件(必要条件) 衍射极大的条件 即当 k-k0=S=Gh 时,所有元胞间的 所有元胞间的 散射光均满足相位相同的加强条件, 散射光均满足相位相同的加强条件,产生衍 射极大. 反射球) 射极大. (反射球) 4.消光条件 消光条件 第二章 晶体结合 一,原子的负电性
8. 纤维锌矿结构(六角硫化锌结构) 两个hcp套构而成 9. 钙钛矿结构 钙钛矿结构由五个SC子格子套构而成 四,晶体结构的对称性 1. 基本点对称操作 (1) 旋转操作:晶体只有1,2,3,4,6 五种转轴,常用C1,C2,C3,C4,C6表示 (2)中心反演对称性(用i表示) (3)镜象操作---用σ表示
第三章 晶格振动
一,一维单原子晶格的振动 一
1. 物理模型 2.近似条件:近邻作用近似,简谐近似 2. 分析受力: 3. 分析受力:牛顿方程 4. 定解条件―――玻恩-卡曼 定解条件―――玻恩- ―――玻恩 Born-Karman) (Born-Karman)周期性边界条件
(1)格波 (2)色散关系 (3) q的取值 (4)格波数(模式数) (5)通解
§5-4 晶体中的扩散
一,扩散的宏观定律
1. 费克(Fick)定律
稳态--费克第一定律
J = D C
非稳态--费克第二定律
C C =D 2 t x
2
2. 费克方程的解 (1)稳态扩散 (2)非稳态扩散 (a)恒定源扩散
(b)恒定表面浓度的扩散
2C =0 2 x
二,扩散的微观机制 三,(空位)扩散系数