固体地球物理学导论(1-2)
固体地球物理学概论Snell定律课件
固体地球物理学概论
第七章
弹性概念——应力 (续)
The stresses are symmetrical（对称的）, i.e. only six components of the stress tensor p are independent because
P = - (pxx+ pyy+ pzz)/3 This is a general definition of the “pressure”. In the special case of a liquid at rest, pxx= pyy= pzz = - P, this is the hydrostatic pressure. In geology, lithostatic pressure is often estimated by using
When the material in the mantle is heated, it expands and becomes lighter. In spite of its high viscosity（粘性）, it rises more or less vertically in some places, especially under the oceanic ridges. With its losing pressure and heat during traveling upward, the material is forced to travel horizontally. They drag the lithosphere motion.
固体物理第一章(2)
知道了晶体的体密度，求出面间距，即可求出（h k l）面 的面密度。原子密度大的晶面，对射线的散射强，因而指 数简单的晶面系在X射线衍射中往往为照片中的亮点所对 应的晶面。
A
d
Ad A
2、确定密勒指数的方法
若一个晶面在单胞基矢坐标系的三个基矢方向上的截距分别
为 ua, vb, wc ，用三个数字 u,v, w 就可以标志晶面的空间方
cos
b, n
d
/
b k
cos
c, n
d
/
c l
考虑到正交坐标系有： cos2 a, n cos2 b, n cos2 c, n 1
可得（h k l）晶面系的相邻晶面间距为： dhkl
对简单立方晶格，则 dhkl
第一章(2) 晶体结构
1.7 晶向、晶面和它们的标志 1.8 倒格子 1.9 布里渊区
1.7 晶向、晶面和它们的标志
一、晶列
定义
布拉菲格子的格点可以看作分列在一
系列相互平行的直线系上，这些直线
系称为晶列。同一个格子可以形成方
向不同的晶列。
R
性质
（1）任一晶列上都有无穷多个格点； （2）任一晶列都有无穷多条相互平行的晶列，构成一
的法线，d表示该晶面系的面间距，有
n
a1 h1 cos a1, n d a2 h2 cos a2 , n d a3 h3 cos a3 , n d
od
a1
a1/h1
晶面指数的意义
cos a1, n : cos a2 , n : cos a3 , n h1 : h2 : h3 a1 a2 a3
固体物理1-2
a、六角密排晶体结构
Be、Mn、Zn具有六角密排晶格结构
b、面心立方晶体结构
Cu、Ag、Al具有面心立方晶格结构
配位数 配位数
一个原子周围最近邻的原子数，称为该 晶体的配位数，可以用来表征晶体中原 配位数 子的排列的紧密程度。 紧密程度 最紧密的堆积称为密堆积，密堆积对应 最大的配位数。 不论是六角密积还是立方密积，晶体的 配位数都是12。 简单立方的配位数？ 简单立方 体心立方的配位数？ 体心立方
固体物理
Solid State Physics
§1.2 密堆积 §1.2
一、简立方晶体结构
原子球的正方堆积 简单立方结构单元 简单立方堆积
二、体心立方晶体结构
体心立方堆积
体心立方结构单元
具有体心立方结构的金属如碱金属：Li、Na、K、Rb、C构
晶体由全同的一种粒子构成，将粒子看成小圆 全同的一种粒子 球，则这些小圆球最紧密的堆积称为密堆积。 密堆积
固体地球物理学概论第二章-02
• 1745年，法国生物学家布封（G. L. L. Buffon，1707—1788）在《一般的和特 殊的自然史》中，提出了第一个行星形 成的“灾变说”。认为一颗慧星掠碰了 太阳，行星、卫星是由撞出的太阳物质 形成的。 • 布封的学说，虽然在科学上是错误的， 但在反对宗教的上帝创造说中起过进步 作用。
2 俘获说
• 风靡一时的俘获说是1944年由前苏联地 球物理学家施密特（1891—1956）提出 来的。有时又被称为“陨星学说”。 • 俘获说也是认为太阳是先形成的，但与 灾变说不同的是，它认为原始行星物质 是来自其它星际，被太阳的引力俘获而 来的，如陨石。
• 按施密特意见，地球从来不是全部炽热 的或气态的，而是由冷的尘埃般的陨石 物质形成的，这是施密特假说不同于其 他假说的地方。
一、新星云假说
• 1. 灾变说
• 这种假说认为，太阳系的形成是某种极 其偶然事件的结果。它属于激变说 • 灾变说认为，太阳是先形成的，行星和 卫星后形成。 • 由于某个事件，如一个恒星与太阳相撞 或距离很近时，从太阳中“拉出”一部 分物质，并赋予巨大的转动角动量，这 些物质后来逐渐形成了行星及其卫星。
• (4) The central bulge has more material in it than do the areas further out in the disk, and thus has a higher gravitational attraction; the result is that the bulge attracts additional material at an increasing rate. Eventually, the area becomes dense enough that it begins to warm dramatically. The bulge becomes a protostar.
固体中学物理学导论
固体物理学导论第一章晶体结构1.1 原子的周期性阵列一个晶体的所有各面的方向指数都是精确的整数。
衍射实验决定性的证明了晶体是由原子或原子团的周期性阵列组成的。
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，这样的原子团被称为基元。
在数学上这些基元可以抽象为几何点，而这些点的集合被称为晶格。
原胞是体积最小的晶胞，初基基元是包含原子数目最少的基元。
1.2 晶格的基本类型晶格可以通过晶格平移或其它各种对称操作与其自身重合。
典型的对称操作是围绕一个通过格点的晶轴进行转动。
，，，与这些角度相对应的转动轴分别被称为一重、二重、三重、四重和六重轴，通常用符号1、2、3、4和6分别表示这些转动轴。
晶格平移矢量具有任意性，由此给出的一般性晶格通常被称为斜方晶格。
二维晶格的分类：有五种，即一种斜方晶格和四种特殊晶格。
布拉维晶格（Bravais lattice）是对某种具体晶格类型的统称，于是有五种二维布拉维晶格。
三维晶格的分类：有14种，即三斜晶格和13种特殊晶格。
为方便起见，通常按照七种惯用晶胞将这14种晶格划分为7种晶系，即三斜（1）、单斜（2）、正交（4）、四角（2）、立方（3）、三角（1）和六角晶系（1）。
立方晶系包括简单立方(sc)，体心立方(bcc)和面心立方(fcc)三种晶格。
1.3 晶面指数系统一个晶面的取向可以由这个晶面上的任意三个不共线的点确定。
晶体中某一方向的指数是指这样一组最小整数，这组最小整数间的比率等于该方向的一个矢量在轴上的诸分量的比率。
1.4 简单晶体结构氯化钠型结构：面心立方。
基元由一个钠离子和一个氯离子组成，每个原子有六个异类原子作为最近邻。
每一个单位立方体中有4个氯化钠基元。
氯化铯型结构：简单立方，基元由一个铯离子和一个氯离子组成，每个原子有八个异类原子作为最近邻。
每个原胞有1个分子。
六角密堆积型结构(hcp)：与面心立方结构的总体积被球占据的体积比率一样，都为0.74。
固体物理第一章2
1 1 1 h1 , h2 , h3 r s t
标志这一族晶面，记为 ( h1h2 h3 ) ，称为该族晶面的晶面指数。 这里 h1，h2， h3 互质。
综上所述，晶面指数(h1h2h3 )表示的意义是：
* * 基矢 a1 , a2 , a3 被平行的晶面等间距的分割成h1、h2、h3 等份 以 a1 , a2 , a3 为各轴的长度单位所求得的晶面在坐标轴上的截距 晶面的法线与基矢夹角的方向余弦的比值 使用r.s.t的倒数的互质整数比(h1h2h3)，可以避免当晶面与某 轴平行时出现的无穷大。
§1.4 晶列
晶面指数
晶体的基本特征是具有方向性，沿晶体的不同方向，晶体性质不同。
一、晶列和晶列族
联结任意二个格点的一条直线上包含无
限个相同格点，这样的一条直线称为晶列。 同一个格点可以形成方向不同的多个晶列。 每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。 所有与该晶列平行的全同晶列（有无穷
晶列族
过坐标系的原点；在基矢 a 1 , a 2 , a 3 末端上的格点也一定落在该晶面族 的晶面上；
*
同一晶面族中的晶面平行且相邻晶面间距相等,故在原点与基矢的
末端间一定只有整数个晶面。
a1 n h1d a2 n h2 d a n h d 3 3
' ' ' ' R ma nb pc
m’n’p’是有理数，可以取三个互质整数m、n、p,使
m:n:p=m’:n’:p’，则［mnp］表征了晶列的方向，称为
晶列指数。
注意:
(1)晶列指数用方括号[ ]表示； (2)晶列指数一定是一组互质的整数；
晶列(110)
晶列[402][2 0 1/2] 晶列[11-1] 晶列[111]
固体地球物理学导论(3)
这里T称为重力干扰位。由布容斯公式可计算出大地水准面的高度N，即
N T / g0
其中g0为参考椭球面上的（正常）重力值。
固体地球物理学概论
第三章
地球形状参数
固体地球物理学概论
第三章
垂线偏差与高程异常
3.3.5 垂线偏差与高程异常
大地水准面与参考椭球面的差 异，反映在法线方向上的差异称为 垂线偏差，反映在垂向距离的差异 称为高程异常。
固体地球物理学概论
第三章
布格重力异常
⑵布格重力异常
如果在自由空间校正的基础上，把地形引起的引力效应也去掉，得 到单纯反映地下物质密度分布的重力异常，这个异常叫布格重力异常。
为得到布格异常，必须再进行消除地形影响的两项校正。
①布格校正： gB = -2Gh = -0.0419h mGal (h为海拔高程，单位m, 为地表物质平均密度，单位 g/cm3) ②地形校正（TC）：计算出测点周围地形相对平板层的起伏物 质所引起的引力效应. 布格重力异常： gB = g测 – g0 + gh + gB + gTC
大地水准面是指与“平均”海平面重合的水准面或重力等位面，其延 伸到陆地之下所形成的一个封闭曲面。 确定大地水准面的形状可分两步进行：第一步是确定地球的基本形状 ，第二步是确定大地水准面与基本形状或参考椭球面的偏差，即大地水准 面的高度N——高程异常。斯托克斯首先证明了N可以由重力的分布计算出 来。其基本思想如下： 假设实测重力位与参考面上重力位之差为
tc布格重力异常布格重力异常固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章343布格重力异常与地球内部构造布格重力异常在地质构造上的反映布格重力异常与地球内部构造布格重力异常与地球内部构造固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章布格重力异常与地形的关系布格重力异常与地形的关系布格重力异常与地形的关系固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章中国布格重力异常概略图中国布格重力异常概略图固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章中国中国mohomoho面深度图面深度图固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章3535地壳均衡与重力均衡异常地壳均衡与重力均衡异常351地壳均衡概念的由来1854年英国人普拉特j
固体地球物理学概论
第二章
太阳内部结构示意图
太阳内部结构示意图
第二章
太阳黑子图片
太阳黑子图片
第二章
水星及其表面图片
水星及其表面图片
第二章
金星图片
金星图片
第二章
地球的卫星摄影图片
地球的卫星摄影图片
第二章
地球与月球
地球与月球
第二章
航天飞机摄影图片“非洲角”
航天飞机摄影图片“非洲角”
第二章
火星图片
火 星 图 片
地球物理学是地球科学的重要组成部分, 地球物理学、地质
第一章
第一章
固体地球物理学的学科分支
重力学 地球的形状、引力场的变化、物质密度的变化与分
布, 等等 地磁学 地磁场的分布和变化、地磁场的起源、地磁场的演
变, 等等 地震学 地震发生机制与震源分布、地震波类型与传播、地
震预报, 等等 地热学 地温场的分布和变化、地热源及其分布, 地热的传
公元16世纪以来，作为物理学中热门，地球物理学得到较快的发展。伽 利略从大量的实验中总结出: 物体坠落的路径与它经历的时间的平方成正比 ，而与物体自身的重量无关；里舍(在利用摆钟从巴黎到南美进行天文观测 时发现重力加速度在各地并非恒值；牛顿的万有引力定律以及他推算的地 球扁率；南斯拉大地震学家莫霍洛维奇在1909年研究阿尔卑斯地区的区域 地震波震相时发现了地壳与地幔的分界面——莫霍(Moho)界断面；……
第一章
近20年来，国际上连续组织了四次由50多个国家参加的全球大协作计 划，使地球物理学获得了空前的巨大进展。这四次大协作计划是：
1957～1958年的国际地球物理年(IGY) 1960～1970年的国际上地幔计划(IUP) 1974～1980年的国际地球动力学计划(IGP) 1981～1989年的国际岩石圈计划(ILP)
地球物理导论
地球物理导论地球物理，是以地球为对象的一门应用物理学。
这门学科自20世纪之初就已自成体系。
到了20世纪六十年代以后，发展极为迅速。
它包含许多分支学科，涉及海、陆、空三界，是天文、物理、化学、地质学之间的一门边缘科学。
作为一个天体来研究地球，地球物理学和天体物理学是分不开的；研究地球本身的结构和发展时，地球物理学又和地质学有很密切的联系。
但地球物理学所探讨的范围远不止此，它还包括研究地面形状的大地测量学，研究海洋运动的海洋物理学，研究低空的气象学和大气物理学，研究高空以至行星际空间物理学，研究地球本体的固体地球物理学（或叫做地体学），还有一些较小的分支，如火山学、冰川学、大地构造物理学等等。
地球物理学，如果狭义的理解，指的就是固体地球物理学。
这一般又可分为两大方面：研究大尺度现象和一般原理的叫做普通地球物理学，利用由此发展出来的方法来勘探有用矿床和石油的，叫做勘探地球物理学（或物理探矿学）。
应用于工程地质勘探、工程检测的发展为工程地球物理学，应用于环境探测和监测及环境保护而形成的环境地球物理学。
地球物理学形成了独立的分支学科：地震学、重力学、地电学、地磁学，还有正在发展可能形成地热学。
本专业培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究和应用基础研究的基本训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究能力，能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。
业务培养要求：本专业学生主要学习地球物理学方面的基本理论和基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，掌握地球深部构造、地震预测、地球物理工程、能源及矿产资源勘察等研究与开发的基本技能。
地球物理勘探：利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。
固体地球物理学概论复习重点答案
《固体地球物理学概论》第一章：引言1、地球物理学的定义。
解：地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物理学。
2、地球物理学组成及研究内容。
解：组成包括：理论地球物理、应用地球物理A. 理论地球物理学着眼于基础理论方面的研究，研究的主要内容有：（1）研究地球形状与重力分布的重力学；（2）研究地震及弹性波在地球内部传播规律的地震学；（3）研究地球磁现象的地磁学；（4）研究地球电性质的地电学；（5）研究地球内部热过程和热状态的地热学；（6）深部探测和地球动力学等。
B. 应用地球物理学是解决勘察石油、金属、非金属矿或其它地质问题的。
3、地球物理学的基本特点。
解：1、入地的窗口：根据地面或空中的资料和信息，了解地球深部情况；2、地球物理方法反演的多解性：正演问题、反演问题、精度问题3、地球物理方法的间接性问题4、建模与简化：就是以数学公式或数值形式表征地球某种性质或规律，它是对复杂研究客体的合理抽象和简化，从而更能反映客体的内在本质。
5、地球物理学初值和边值的约束作用：现在的地球为地球演化提供了一个作为初值（终值）的时间条件，而地面观测又为地球内部的物理过程提供了一个边界条件。
6、对地球物理学结论的可靠性估计（1）可靠性高的：牛顿万有引力定律，球谐分析理论、地球形状、地球自转周期；（2）可靠性较高：GPS、地球的速度分层结构；（3）可靠性具中的：地球的年龄、地球的分层结构（4）可靠性差的：大陆漂移和板块构造、地球内部的温度分布、地震预报；（5）可靠性最差的：地幔对流假说、地球起源假说、地磁场起源假说第二章：地球的起源1、戴文赛新星云假说的要点。
解：行星的形成要经过“原始星云→星云盘→尘层→星子→行星”这样几个步骤。
（1）原始星云的形成：原始星云是由一块星际云块塌缩并瓦解而成的。
根据维里定理，星际云质量比太阳现质量大三个数量级，它才会塌缩。
（2）星云盘的形成：原始星云盘继续塌缩，半径逐渐减小，因角动量守恒，造成自转速度增大。
固体物理导论总结第二部分资料
电子枪发射稀疏到，任何时刻空间至多一个电子，但时间足够长后，量子力学的适用范围：量子力学的适用范围：判定常数：h =6.626×10-34J.S ---普朗克常数判定常数：h =6.626×10-34J.S ---普朗克常数hp x x ≥Δ⋅Δhp y y ≥Δ⋅Δhp z z ≥Δ⋅Δ体系的作用量= [长度] ×[动量]体系的作用量= [长度] ×[动量]= [时间] ×[能量]hE t ≥Δ⋅Δ= [角度] ×[角动量]体系的作用量与h 相比拟时，经典力学不再适用。
体系的作用量与h 相比拟时，经典力学不再适用。
¾一个原子内部不可能同时有两个或两个以上的电子具有完全相同的量子数。
泡利不相容原理¾两个自旋相同的电子不可能同时占据同一个状态。
即：同一个状态上只能容纳两个自旋相反的电子lnlm ψlnlm ψ研究的历史发展：1900年，Drude和Lorrentz—金属的经典电子气理论——麦克斯韦—玻尔兹曼统计1928年，Sommerfeld—索末菲自由电子理论—费米—狄拉克统计量子自由电子理论三十年代初期，Bloch和Brilliouin—能带理论量子自由电子理论可作为一种零级近似纳入能带理论！特鲁德模型：①价电子→自由电子（组成电子气），离子实保持原子在自由状态时的构型；③电子气遵从麦克斯韦—玻尔兹曼统计(M -B )②自由电子之间的相互作用忽略不记；二、模型的成功可定性解释金属的电导、霍尔（Hall ）效应和热传导等问题！例如：证明了金属热导率除以电导率与绝对温度的积是一个与温度无关的普适常数（Lorentz 常数）κT σ1、模型2、边界条件3、薛定谔方程的解4、K 空间和能态密度5、费米—狄拉克（Fermi-Driac ）分布6、电子热容量量子力学建立后，索末菲将薛定谔方程应用于自由电子气体模型，建立了量子自由电子理论。
固体地球物理 1 绪论
20世纪前应用地球物理学萌芽：
1640年，瑞典人用罗盘找铁矿； 1870年，泰朗和铁贝尔制成“万能磁力仪”进行地
质勘探和找矿。
5.20世纪的发展：
地震学得到了广泛应用，逐渐揭示了地球内部 的力学性质。
约翰、米尔恩（John Milne）制作了一种操 作简单的地震仪。1897年，英国人奥尔德姆首先在 地震图上识别出P波和S波。从此开始了用地震波研 究地球内部分层结构的历史。后来，发现了莫霍面 和康氏面；丹麦人莱曼女士指出地球的核有明显的 内核和外核；澳大利亚人布伦根据地震学分析得出 内核为固态的结论。杰夫瑞斯和布伦给出了地震走 时表，即著名的J-B表。
1960～1970年的国际上地幔计划
1、全球性的地壳断裂系统 2、大陆边缘地带及岛弧的构造 3、地幔的物质组成及地球化学过程 4、地壳与地幔的结构及其横向不均匀性
所用的手段包括：地震、地磁、古地磁、重力、 海上地球物理测量、地热、地质、深钻等。
其重要成果就是提出了一个“板块大地构造假说”
板块假说：地球最上层(岩石层)是由几个大的板 块所组成的。这些板块不是固定不动的，而是相 对地运动着。地球上各种大地构造活动就是这些 大板块互相作用的结果。
这个假说是1967年才提出来的，时间不久，还 远远不够完善。但假说的出现是地学发展上是一 个里程碑，最重要的意义不在于地球岩石层可以 分成多少个板块，而在于新假说以大量的观测事 实证实了”活动论”的新地球观;这是在基本概念上 的一次重要的进展。
1974～1980年国际地球动力学计划(IGP)
“国际上地馒计划到1970年就结束了。但问 题并未结束。板块大地构造是一个新的概 念，它虽然可以解释许多地学现象，但也存 在不少缺陷和困难，需要补充和改进。例 如，板块的边界大部分在海洋，关于这部分 边界的情况研究得比较多，但在大陆上的情 况就研究得比较少。板块运动的动力来源还 没有公认一致的解释。板块的活动除在其边 缘外，在其内部也有所表现;而这种活动对地 震成因和矿产富集都极有影响。
固体地球物理学概论1-2
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的发展
与希腊、中国和阿拉伯相比，欧洲人的地球物理工作开始较迟，大概在 环球航行证实大地是球形以后开始的。在此阶段，地球扁率和地球旋转的 效应，在随着大地测量精度的提高开始表现出来。 在此应着重谈谈牛顿的杰出贡献。在牛顿以前，对地球的研究基本上是 静态的三角几何问题。牛顿提出的运动和万有引力定律，给地球形状和构 造的动力学研究，奠定了理论基础。 牛顿的第一大贡献：第一个估计了地球质量。根据万有引力定律，可得 出在一级近似情况下的公式 g=GM/R2 ,其中g为重力测量值，G为万有引 力常数，M为地球质量，R为地球半径。因为g和R的数值可得，所以由此 式可得GM值。 牛顿为分别取得 G和M值，提出许多实验原则和途径 .当时，他做出了以 下著名推测：“地球的整个质量，比假定它全是由水组成的地球要大得五 至六倍。”
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的发展
其中用地震反射技术所得的细结构(fine structure)和用全球标准台网所 得的参考模型(Reference Earth Model)，更引起人们的关注。 1981年济旺斯基(A．M． Dziewonski)和安德森(D．L Anderson)提出 一个全球参考模型 PREM，这个模型比布伦模型要大大前进一步，它以参 量形式给出 P波和s波的速度分布，并给出品质因数 Q值分布，以及地球的 粘滞弹性和各向异性。
第一章
课程主要内容
第一章 序言
第二章 地球的起源、运动与结构
第三章 地球形状、密度及重力场 第四章 地球磁场与地磁学 第五章 地球的电磁感应和电性结构 第六章 地球内部的热状态与地热场特征
第七章 地球内部的地震波场
第八章 实验与计算地球物理 第九章 地球物理学领域的新进展举例
固体地球物理学
固体地球物理学
固体地球物理学是研究地球深层内部的一门学科，它结合物理学和地质学，对地球内部的物理过程和结构进行研究。
研究对象主要包括地球内部的形成、演化和物质运动，以及地球深层物质的组成和特性。
固体地球物理学主要研究地球深层物质组成和特性、地球内部物质运动、地震波源机制等方面的知识，并借助数学模型、计算机模拟和实验技术等方法，分析它们的物理属性，从而探测地球的构造、结构和运动特征。
固体地球物理学在探测地壳运动变化、预测地震发生、预测地壳热流等方面都发挥着重要作用。
固体物理导论总结第二部分
电子枪发射稀疏到，任何时刻空间至多一个电子，但时间足够长后，量子力学的适用范围：量子力学的适用范围：判定常数：h =6.626×10-34J.S ---普朗克常数判定常数：h =6.626×10-34J.S ---普朗克常数hp x x ≥Δ⋅Δhp y y ≥Δ⋅Δhp z z ≥Δ⋅Δ体系的作用量= [长度] ×[动量]体系的作用量= [长度] ×[动量]= [时间] ×[能量]hE t ≥Δ⋅Δ= [角度] ×[角动量]体系的作用量与h 相比拟时，经典力学不再适用。
体系的作用量与h 相比拟时，经典力学不再适用。
¾一个原子内部不可能同时有两个或两个以上的电子具有完全相同的量子数。
泡利不相容原理¾两个自旋相同的电子不可能同时占据同一个状态。
即：同一个状态上只能容纳两个自旋相反的电子lnlm ψlnlm ψ研究的历史发展：1900年，Drude和Lorrentz—金属的经典电子气理论——麦克斯韦—玻尔兹曼统计1928年，Sommerfeld—索末菲自由电子理论—费米—狄拉克统计量子自由电子理论三十年代初期，Bloch和Brilliouin—能带理论量子自由电子理论可作为一种零级近似纳入能带理论！特鲁德模型：①价电子→自由电子（组成电子气），离子实保持原子在自由状态时的构型；③电子气遵从麦克斯韦—玻尔兹曼统计(M -B )②自由电子之间的相互作用忽略不记；二、模型的成功可定性解释金属的电导、霍尔（Hall ）效应和热传导等问题！例如：证明了金属热导率除以电导率与绝对温度的积是一个与温度无关的普适常数（Lorentz 常数）κT σ1、模型2、边界条件3、薛定谔方程的解4、K 空间和能态密度5、费米—狄拉克（Fermi-Driac ）分布6、电子热容量量子力学建立后，索末菲将薛定谔方程应用于自由电子气体模型，建立了量子自由电子理论。
固体地球物理学导论
目前，地球物理学已经成为地球科学领域中的重要分支，其研究范围涵盖了地球的深部结构、地震预测、资源勘 探、环境保护等多个方面。同时，随着计算机技术和观测技术的不断发展，地球物理学的研究手段和方法也在不 断更新和完善。
地球物理学与其他学科关系
与地质学的关系
与物理学的关系
与其他学科的交叉
地球物理学与地质学密切相关，两者 都是研究地球的学科。地质学主要研 究地球的岩石圈和地表现象，而地球 物理学则通过物理手段研究地球内部 的结构和性质，为地质学提供了重要 的补充和验证。
等。
THANKS
感谢观看
地震波传播原理及其在地球内部探测中应用
地震波传播原理
地震波是由地震震源产生的弹性波，在 地球内部传播。地震波包括体波和面波 两种类型，体波包括纵波（P波）和横波 （S波），面波则包括勒夫波和瑞利波。 不同类型的地震波在地球内部具有不同 的传播速度和路径。
VS
在地球内部探测中应用
地震波传播原理被广泛应用于地球内部探 测。通过分析地震波的传播速度、路径和 振幅等信息，可以推断出地球内部的物质 组成、结构和状态。例如，地震层析成像 技术可以通过分析地震波的传播路径和时 间差来揭示地球内部的精细结构。
06
电法勘探原理及应用
岩石电性参数及其影响因素
电阻率
表示岩石导电能力的参数，受岩石成分、结构、温度、压力等因 素影响。
电极化率
表示岩石在电场作用下产生极化现象的能力，与岩石中矿物成分 、含量、结构等密切相关。
介电常数
反映岩石储存电荷能力的参数，受岩石成分、结构、湿度等因素 影响。
电法勘探技术与方法
地震波分析方法
通过对地震波的分析，可以获取震源位置、震级大小、震源机制等关键信息。常用的地震波分析方法包括波形分析、 频谱分析、震源定位等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太阳内部结构示意图
太阳内部结构示意图
固体地球物理学概论
第二章
太阳黑子图片
太阳黑子图片
固体地球物理学概论
第二章
水星及其表面图片
水星及其表面图片
固体地球物理学概论
第二章
金星图片
金星图片
固体地球物理学概论
第二章
地球的卫星摄影图片
地球的卫星摄影图片
固体地球物理学概论
第二章
地球与月球
地球与月球
固体地球物理学概论
第二章
太阳系起源的假说（二） (续）
在20世纪中叶出现的各种星云说中，霍伊尔(F．Hoyle)的学说较有代 表性。霍氏认为，太附系开始时是一团凝缩的星云，温度不高，转动角速 度因逐渐收缩而加快。当初始的太阳星云收缩到现今水星轨道之内不远处 ，就出现了自转不稳定，星云外部不再收缩，两极渐扁，物质因此而抛出 ，形成一个环绕“原始太阳”的盘状物，其质量仅为太阳的百分之一。中 心的“原始太阳”与圆盘脱离以后，继续收缩，不再分裂，最后形成太阳 。圆盘与太阳脱离后，质量不再增加，最后形成行星。 由于继续收缩的太阳具有磁场，而圆盘星云内有电离气体，太阳与圆 盘内缘产生一种磁致力矩，使太阳的角动量转移给圆盘，因而由圆盘形成 的行星具有较大的角动量。在原始太阳从50倍太阳半径收缩到1倍太阳半径 的过程中，表面温度保持为3500度左右，在地球轨道附近地区，沸点低的 挥发性物质相继逃逸，而不易挥发的铁，镁、硅等元素则凝聚为尘粒，通 过碰撞粘合而形成块状物质，直径小于1米的固体留在类地行星的区域而形 成类地行星。在木星、土星轨道附近的地区，沸点低的物质可以保留，因 而使得土星、木星的化学成分与原始星云以及太阳相近，H，He最多。在天 王星、海王星的空间附近，由于逃逸速度小，H和He大部分逃逸，剩下的多 为C，N，O与H2O等物质。
固体地球物理学概论
第二章
行星自转示意图
固体地球物理学概论
第二章
日冕
日冕： 太阳大气的最外层稀薄部分,由太阳表面伸展出数百万公里,包含着 铁、镍和其他气体的极高度电离的原子,这表明温度有几百万度,日全食 时肉眼观看它的外貌像是环绕月亮黑色圆盘的珍珠灰色光环,但在其他时 候要用日冕仪才可观测到。
固体地球物理学概论
固体地球物理学概论
第一章
如何学好本课程
• • • • • 阅读参考书籍 听、记、问 掌握基本概念 领会分析问题和解决问题的方法 了解数学方法的应用
固体地球物理学概论
第二章
第二章 地球的起源、运动与结构
太阳系及其组成与演化 地球的转动与轨迹 地球内部的结构 地球内部的物质组成
固体地球物理学概论
⑸彗星
固体地球物理学概论
第二章
大行星位置排列示意图
固体地球物理学概论
第二章
小行星、彗星 大行星卫星图片
彗星
小行星
月球
木星的卫星
固体地球物理学概论
第二章
太阳系主要成员的基本特征
2.1.2 太阳系主要成员的基本特征
Distance (AU) Radius (Earth's) 109 0.38 0.95 1.00 0.53 11 9 4 4 0.18 Mass (Earth's) 332,800 0.05 0.89 1.00 0.11 318 95 17 17 0.002 Rotation (Earth's) 25.36* 58.8 244 1.00 1.029 0.411 0.428 0.748 0.802 0.267 # Moons 9 0 0 1 2 16 18 15 8 1 Orbital Inclination --7 3.394 0.000 1.850 1.308 2.488 0.774 1.774 17.15 Orbital Eccentricity --0.2056 0.0068 0.0167 0.0934 0.0483 0.0560 0.0461 0.0097 0.2482 Obliquity --0.1° 177.4° 23.45° 25.19° 3.12° 26.73° 97.86° 29.56° 119.6° Density (g/cm3) 1.410 5.43 5.25 5.52 3.95 1.33 0.69 1.29 1.64 2.03
固体地球物理学概论
地球物理与空间信息学院
固体地球物理学概论
第一章
课程主要内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 序言 地球的起源、运动与结构 地球形状、密度及重力场 地球的磁场 地球的电磁感应和电性结构 地球内部的热状态与地热场特征 地球内部的地震波场 地球内部介质的各向异性与地震层析成像 实验与计算地球物理 若干热点问题
固体地球物理学概论
第一章
第一章 序言 什么是地球物理?
地球物理学研究那些内容?
地球物理与其他学科的关系. 地球物理的发展 地球物理对社会发展的贡献
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的定义
地球物理学是以地球为研究对象,研究地球的各种物理现 象，以及这些现象与地球运动、地球各层圈结构构造、地球物 质的分布及迁移的关系的学科。(Geophysics)
固体地球物理学概论
第二章
航天飞机摄影图片“非洲角”
航天飞机摄影图片“非洲角”
固体地球物理学概论
第二章
火星图片
火 星 图 片
固体地球物理学概论
第二章
木星图片
木星图片
固体地球物理学概论
第二章
土星图片
土星图片
固体地球物理学概论
第二章
天王星图片
天王星图片
固体地球物理学概论
第二章
海王星图片
海王星图片
Sun Mercury Venus Earth Mars Jupiter Saturn Uranus Neptune Pluto
0 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19.2 30.1 39.5
固体地球物理学概论
第二章
轨道特征
⑴轨道的规律性
共面性：行星轨道平面几乎平行，且与太阳赤道面平行。
同向性：行星公转方向，除金星、天王星和冥王星以外，都与太 阳自转方向一致，为逆时针方向。 近圆性：行星轨道偏心率小，除水星（0.206）和冥王星（0.248） 以外，均小于0.1。
⑵日距分布特征——Bode定律
rn = 0.4 + 0.3× 2n
其中n为行星秩序数，水星取－∞，金星取0，地球取1，火星取2， 小行星取3，…，冥王星取8。
固体地球物理学概论
第二章
太阳系起源的假说（二）
⑶ 原始星云说 原始星云说属于‘渐变说”范畴。这种学说认为，太阳系乃由同一原 始星云物质形成，行星和卫星是由一度围绕太阳的星云盘物质凝聚而成的 ，并非某种偶然突变性事件的结果。 1755年，康德根据牛顿的万有引力定律，提出了关于太阳系起源的星 云说。他认为形成太阳系的物质基础是星云，即大团的旋转着的气体和尘 埃，形成太阳系的动力是自引力，即星云各部分的相互吸引的引力。康德 认为处在混沌之中的宇宙初始物质由于引力作用集结起来，更大的和更密 集的一些质点开始把周围较小的和比较不密的质点吸引过去，以后较小的 物质凝团继续向业已形成的中心体靠近，由于相撞使中心体获得了更大的 旋转惯量和热量，并产生了巨大的灼热天体——太阳。随着旋转速度加大 ，大量微小尘埃物质在旋转着的原始太阳的赤道上集中起来，形成了扁平 的星云盘。之后，在星云盘的边缘部分形成了物质集中的中心，并从这些 中心产生了行星和环绕行星的卫星。在41年以后，拉普拉斯提出了和康德 相似的“原始星云说”。
• 基于地球物理学理论的探测技术，为人类创造财富， 为人类“排忧解难”，…….
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的研究方法
最初，地球物理学研究就是从对地球的观测开始的，所以 地球物理学研究是建立在对地球充分地观测基础进行的。 地球物理学研究方法可分为以下几个方面：
• • • • 观测方法研究 数据分析与处理方法研究 模拟真实对象的理论模型计算与实验 推测真实对象反演计算
固体地球物理学概论
第二章
冥王星图片
冥王星图片
固体地球物理学概论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ第二章
陨石图片
陨石图片
固体地球物理学概论
第二章
星云图片
星云图片
固体地球物理学概论
第二章
太阳系起源的假说（一）
2.1.3 太阳系的起源
自从1775年康德根据牛顿的万有引力定律提出星云说以来，先后出现 了几十种假说。归结起来，主要有“灾变说”、“俘获说”、“原始星云 说”和“次生星云说”。 ⑴ 灾变说 灾变说认为，太阳是先形成的，由于某个事件，如一个恒星与太阳相 撞或距离很近时，从太阳中“拉出”一部分物质，并赋予巨大的转动角动 量，这些物质后来逐渐形成了行星及其卫星。 ⑵ 俘获说（陨石说） 俘获说也是认为太阳是先形成的，但与灾变说不同的是，它认为原始 行星物质是来自其它星际，被太阳的引力俘获而来的，如陨石。
应用地球物理——资源勘察、灾害调查、环境监测、工程检测、军 事战略……
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的发展
地球物理学从19世纪末到20本世纪初已形成体系，但对地球物理现象 的观察和探讨，从远古就开始了。 公元前六世纪，希腊人从亚那萨哥拉时代已把大地看成球体；公元前 三世纪，古希腊的学者亚里士多德曾提出：运动物体的下落时间与其重量 成比例；战国时期，我国发明了指南针，并开始应用于指引方向；公元三 世纪我国东汉的地震学家张衡成功地进行了地震观测；公元八世纪，我国 唐代的天文学家张遂(僧一行)独立得出地球圆周长，其误差约小于20％； …… 公元16世纪以来，作为物理学中热门，地球物理学得到较快的发展。 伽利略从大量的实验中总结出：物体坠落的路径与它经历的时间的平方成 正比，而与物体自身的重量无关；里舍(在利用摆钟从巴黎到南美进行天文 观测时发现重力加速度在各地并非恒值；牛顿的万有引力定律以及他推算 的地球扁率；南斯拉大地震学家莫霍洛维奇在1909年研究阿尔卑斯地区的 区域地震波震相时发现了地壳与地幔的分界面——莫霍(Moho)界断面； ……