《固体地球物理学》2011复习题
【最新试题库含答案】固体地球物理学概论复习重点答案_0
固体地球物理学概论复习重点答案：篇一：长安大学固体地球物理学复习纲要要点第一章1地球物理学：以地球为研究的一门应用物理学学。
2地球物理学的组成：普通地球物理学和勘探地球物理学。
第二章1星云说:太阳系的星球的物质，在初时都为大量基本微粒，充满整个的宇宙空间，现在已形成的星体就在这空间中运转。
在万有引力的作用下，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，形成了包括地球在内的太阳系的各天体。
第三章1衰变常数：从物理意义上看,?表示单位时间内母核的衰变比率；从统计意义上看,?表示单位时间内一个母核的衰变几率。
2放射性年龄的公式成立条件(1)?为常数(2)系统封闭(3)平衡条件 (4)元素寿命长度 (5)元素丰度足够大第四章1进动：地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。
假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角ε=23.5 ″，旋转周期为25800年，这种运动称为岁差（进动）。
（一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象称为进动）2章动：月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小圆，而是类似圆的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。
这种现象称为章动。
3欧拉章动：刚体地球的自由运动叫做欧拉(自由)章动。
4钱德勒晃动：1891年钱德勒(S.C.Chandler)发现了周期为425-440恒星日的变化，这个周期约14个月的运动就是真实地球的自由章动，称为钱德勒晃动。
5极移：地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。
6纬度观测原理：发生岁差（进动）和章动时，地球转动轴和形状轴的相对位置不变，但它们的方向在空间中发生变化，此时恒星的赤纬发生变化，而地面纬度不变；晃动是转动轴相对于形状轴的摆动（表现为地极在地面的移动），此时恒星的赤纬不发生变化，而地面纬度改变。
地球物理学导论复习题
一．填空题1．地球物理学的研究对象是（从固体内核至大气圈边界的整个）地球。
2．地球内部的圈层划分主要是依据地震波在地球内部传播得出的波速分布特征。
3．世界上的地震主要集中分布在三个地震带：环太平洋地震带、地中海-南亚地震带、和海岭地震带。
4．地球表面的形态可分为海洋、大陆边缘、陆地，海陆地形的差异是板块运动的结果。
5．天然地震按地震成因可分为：构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震。
6. 用于石油和天然气勘探的物探方法,主要有_______勘探,_________勘探, __________勘探和_________勘探.其中是有效的物探方法是地震勘探.答: 地震; 重力; 电法; 磁法.7. 用_________方法(如爆炸,敲击等)产生振动,研究振动在_________的传播规律,进一步查明________地质构造和有用矿藏的一种_______方法,叫地震勘探.8. 物体在外力作用下发生了____________,当外力去掉以后,物体能立刻_________层状,这样的特性称为___________.具有这种性能的物体叫____________.答: 形变; 恢复; 弹性; 弹性体.9. 物体在外力作用下发生了__________,若去掉外力以后, 物体仍旧__________其受外力时的形状,这样的特性称为_________.这种物体称为____________.答: 形变; 保持; 塑性; 塑性体.10. 弹性和塑性是物质具有两种互相___________的特性,自然界大多数物质都___________具有这两种特性,在外力作用下既产生__________形变.也产生___________形变.答: 对立; 同时; 弹性; 塑性.11. 弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为____________形变或___________形变.这取决于物质本身的__________物质,作用其上的外力________作用力延续时间的_____________,变化快慢,以及物体所处____________、压力等外界条件.答: 弹性; 塑性; 物理; 大小; 长短; 温度.12. 当外力作用_________, 而且作用时间又_________,大部分物质主表现为弹性性质.答: 很小; 很短.13. 当外力作用__________,且作用时间__________时, 所有物质都表现为塑性性质.答: 大; 长.14. 地球是由若干个_________组成的,其中外部圈层包括______________________、_____________.答: 圈层; 大气圈; 水圈; 生物圈.15. 地球内部圈层包括___________、 ___________和____________.软法圈以上的地幔部分和地壳合称为________________.答: 地壳; 地幔; 地核; 岩石圈.16. 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等方面全面发展，具有良好思想政治素质、人文素质、创新精神与实践能力，具有扎实的（数理基础），掌握基本的地质学原理与方法，系统掌握（地球物理学）的基本理论、基本知识和基本技能，具有从事地震监测预测，（地质矿产）、（煤田和油气资源）勘查，（道路桥梁的）工程地球物理检测等方面的实际工作和研究工作初步能力的应用型人才。
(完整word版)固体物理学习题解答(完整版)
《固体物理学》部分习题参考解答第一章1.1 有许多金属即可形成体心立方结构，也可以形成面心立方结构。
从一种结构转变为另一种结构时体积变化很小.设体积的变化可以忽略，并以R f 和R b 代表面心立方和体心立方结构中最近邻原子间的距离，试问R f /R b 等于多少？答：由题意已知，面心、体心立方结构同一棱边相邻原子的距离相等，都设为a ：对于面心立方，处于面心的原子与顶角原子的距离为：R f=2 a 对于体心立方，处于体心的原子与顶角原子的距离为：R b=2a 那么，Rf Rb31.2 晶面指数为（123）的晶面ABC 是离原点O 最近的晶面，OA 、OB 和OC 分别与基失a 1，a 2和a 3重合，除O 点外，OA ，OB 和OC 上是否有格点？若ABC 面的指数为（234），情况又如何？答：根据题意，由于OA 、OB 和OC 分别与基失a 1，a 2和a 3重合，那么 1.3 二维布拉维点阵只有5种，试列举并画图表示之。
答：二维布拉维点阵只有五种类型：正方、矩形、六角、有心矩形和斜方。
分别如图所示：1.4 在六方晶系中，晶面常用4个指数（hkil ）来表示，如图所示，前3个指数表示晶面族中最靠近原点的晶面在互成120°的共平面轴a 1，a 2，a 3上的截距a 1/h ，a 2/k ，a 3/i ，第四个指数表示该晶面的六重轴c 上的截距c/l.证明：i=-（h+k ） 并将下列用（hkl ）表示的晶面改用（hkil ）表示：（001）(133)(110)(323)（100）（010）(213)答：证明设晶面族（hkil ）的晶面间距为d ，晶面法线方向的单位矢量为n °。
因为晶面族（hkil ）中最靠近原点的晶面ABC 在a 1、a 2、a 3轴上的截距分别为a 1/h ，a 2/k ，a 3/i ，因此123o o o a n hda n kd a n id=== ……… (1) 正方 a=b a ^b=90° 六方 a=b a ^b=120° 矩形 a ≠b a ^b=90° 带心矩形 a=b a ^b=90° 平行四边形 a ≠b a ^b ≠90°由于a 3=–（a 1+ a 2）313()o o a n a a n =-+把（1）式的关系代入，即得()id hd kd =-+ ()i h k =-+根据上面的证明，可以转换晶面族为（001）→（0001），(13)→(1323)，(110)→(1100)，(323)→(3213)，（100）→(1010)，（010）→(0110)，(213)→(2133)1.5 如将等体积的硬球堆成下列结构，求证球可能占据的最大面积与总体积之比为（1）简立方：6π（2）体心立方：8（3）面心立方：6（4）六方密堆积：6（5）金刚石：。
地球物理复习题答案
1、基本概念：重力等位面、重力异常、地磁要素、磁异常、感应磁化强度，地磁日变、波阻抗、震相、同相轴、偏移距、电阻率、极化率重力等位面：当位移方向l与重力g的方向垂直时W(x,y,z)=C(常数)在W(x,y,z)=C方程所确定的曲面上，重力位各处都等于常数C，称这曲面叫重力等位面。
重力异常：在重力学中，由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
感应磁化强度：岩（矿）石被现在地磁场磁化而具有的磁化强度称为感应磁化强度地磁日变：地磁的太阳静日变化，以太阳日（24小时）为周期的日变化。
太阴日变化：以来于地方太阴日，并以半个太阴日为周期的变化。
波阻抗：地震波在介质中传播时，作用于某个面积上的压力与单位时间内垂直通过此面积的质点流量(即面积乘质点振动速度)之比，具有阻力的含义，称为波阻抗，其数值等于介质密度p与波速V的乘积。
震相：在地震图上显示的性质不同或传播路径不同的地震波组。
各种震相在到时、波形、振幅、周期、质点运动等方面都各有它们自己的特征。
同相轴：地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰成波谷)的连线称为同相轴。
（在解释地震勘探资料时，常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动画出不同的同相轴，它们表示不同层次的地震波。
）偏移距：指激发点到最近的检波器组中心的距离，常常分解为两个分量：垂直偏移距，即以直角到排列线的距离；纵偏移距，从激发点在排列线的投影到第一个检波器组中心的距离。
电阻率：表征物体导电性好坏的一个物理量。
在数值上，它相当于电流垂直通过边长为一米的立方体均匀物质时，该物质所具有的电阻值。
极化率：表征极化介质的激电性质。
2、什么是地球物理学，包括哪些主要方法，这些方法研究的物理基础是什么？（绪论）地球物理学是应用物理学的方法研究地球的一门科学。
从广义上来讲，地球物理学的研究对象包括从固体地球的内核直至大气圈边界的整个地球；从狭义上来讲，地球物理学指的就是固体地球物理学，运用物理学的方法理解、解释地球的内部构造、组成、动力学以及与地球表面地质现象的关系。
地球物理学考试试题
地球物理学考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、地球物理学研究的主要对象是（）A 地球的内部结构B 地球的表面形态C 地球的大气圈D 地球的水圈2、地震波在地球内部传播时，速度最快的是（）A 纵波B 横波C 面波D 瑞利波3、地球磁场的主要来源是（）A 地球内部的电流B 地球表面的电荷C 太阳风与地球磁场的相互作用D 月球对地球的引力4、重力测量中，自由空气异常主要反映了（）A 地形的影响B 中间层物质的影响C 地壳物质密度分布不均匀D 地幔物质密度分布不均匀5、地磁要素中，用来确定磁北方向的是（）A 磁偏角B 磁倾角C 水平分量D 垂直分量6、以下哪种方法常用于研究地球内部的热状态（）A 地热测量B 重力测量C 地磁测量D 地震测量7、地球内部的莫霍面是（）A 地幔与地核的分界面B 地壳与地幔的分界面C 外核与内核的分界面D 岩石圈与软流圈的分界面8、大地电磁测深法主要利用的是（）A 高频电磁波B 低频电磁波C 直流电D 交流电9、岩石的剩余磁性主要包括（）A 热剩余磁性和化学剩余磁性B 感应磁性和剩余磁性C 稳定磁性和不稳定磁性D 原生磁性和次生磁性10、以下哪种地球物理方法可以用于探测地下水资源（）A 重力勘探B 磁法勘探C 电法勘探D 地震勘探二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、地球物理学包括________、＿_______、＿_______等多个分支学科。
2、地震波在不同介质中的传播速度不同，这是利用________进行地球内部结构研究的基础。
3、地球的重力场可以通过________测量来获取。
4、地磁北极在地理南极附近，但并不重合，两者的夹角称为________。
5、热流值是衡量地球内部________的重要参数。
6、地球内部的圈层结构主要有________、＿_______、＿_______。
7、电法勘探中，根据供电电极和测量电极的排列方式不同，可分为________、＿_______等方法。
固体物理考试习题大全
固体物理考试习题⼤全晶体结构 20 分晶体衍射 10 分晶格振动 20分与晶体的热学性质 18分能带理论和晶体中电⼦在电场磁场中的运动 36 分⾦属电⼦论和半导体电⼦论 5—10分1. 晶体的微观结构、原胞、W-S 原胞、惯⽤单胞的概念、常见的晶体结构、晶⾯与晶向的概念，并能进⾏必要的计算；倒格⼦与布⾥渊区、晶体X 射线衍射，能计算⼏何结构因⼦和衍射极⼤条件。
2. 晶体结合的普遍特性；离⼦键结合和范德⽡⽿斯结合的结合能计算。
3. 简谐近似和最近邻近似，双原⼦链的晶格振动；周期边界条件，晶格振动的量⼦化与声⼦，⾊散关系；爱因斯坦模型和德拜模型，晶体的⽐热，零点振动能计算。
4. 经典⾃由电⼦论：电⼦运动⽅程，⾦属的直流电导，霍⽿效应，⾦属热导率。
量⼦⾃由电⼦论：能态密度，费⽶分布，费⽶能级，电⼦热容量。
5. 布洛赫定理及其证明；近⾃由电⼦近似的思想⼀维和⼆维近⾃由电⼦近似的能带计算，紧束缚近似的思想，紧束缚近似的计算（S 能带的的⾊散关系）。
理解半导体Ge 、Si 的能带结构。
6.波包的准经典运动概念，布洛赫电⼦的速度，加速度和有效质量和相应的计算，空⽳的概念；导体、半导体和绝缘体的能带解释，原⼦能级和能带的对应；朗道能级，回旋共振，德×哈斯—范×阿尔芬效应，碱⾦属和贵⾦属的费⽶⾯。
7.分布函数法和恒定外电场下玻⽿兹曼⽅程的推导。
理解电⼦声⼦相互作⽤，晶格散射和电导，电阻的来源。
8. 半导体基本的能带结构，半导体中的施主和受主杂质，P 型半导体和N 型半导体，半导体中的费⽶统计分布。
PN 结平衡势垒。
1.1 在结晶学中, 晶胞是按晶体的什么特性选取的?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.1.2六⾓密积属何种晶系? ⼀个晶胞包含⼏个原⼦?六⾓密积属六⾓晶系, ⼀个晶胞(平⾏六⾯体)包含两个原⼦.1.3在晶体衍射中，为什么不能⽤可见光？晶体中原⼦间距的数量级为1010-⽶，要使原⼦晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应⼩于1010-⽶. 但可见光的波长为7.6?4.0710-?⽶, 是晶体中原⼦间距的1000倍. 因此, 在晶体衍射中，不能⽤可见光.2.1共价结合, 两原⼦电⼦云交迭产⽣吸引, ⽽原⼦靠近时, 电⼦云交迭会产⽣巨⼤的排斥⼒, 如何解释?共价结合, 形成共价键的配对电⼦, 它们的⾃旋⽅向相反, 这两个电⼦的电⼦云交迭使得体系的能量降低, 结构稳定. 但当原⼦靠得很近时, 原⼦内部满壳层电⼦的电⼦云交迭, 量⼦态相同的电⼦产⽣巨⼤的排斥⼒, 使得系统的能量急剧增⼤.2.2为什么许多⾦属为密积结构?⾦属结合中, 受到最⼩能量原理的约束, 要求原⼦实与共有电⼦电⼦云间的库仑能要尽可能的低(绝对值尽可能的⼤). 原⼦实越紧凑, 原⼦实与共有电⼦电⼦云靠得就越紧密, 库仑能就越低. 所以, 许多⾦属的结构为密积结构.3.1什么叫简正振动模式？简正振动数⽬、格波数⽬或格波振动模式数⽬是否是⼀回事？为了使问题既简化⼜能抓住主要⽭盾，在分析讨论晶格振动时，将原⼦间互作⽤⼒的泰勒级数中的⾮线形项忽略掉的近似称为简谐近似. 在简谐近似下, 由N 个原⼦构成的晶体的晶格振动, 可等效成3N 个独⽴的谐振⼦的振动. 每个谐振⼦的振动模式称为简正振动模式, 它对应着所有的原⼦都以该模式的频率做振动, 它是晶格振动模式中最简单最基本的振动⽅式. 原⼦的振动, 或者说格波振动通常是这3N 个简正振动模式的线形迭加.简正振动数⽬、格波数⽬或格波振动模式数⽬是⼀回事, 这个数⽬等于晶体中所有原⼦的⾃由度数之和, 即等于3N .3.2长光学⽀格波与长声学⽀格波本质上有何差别?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, 但简单晶格(⾮复式格⼦)晶体不存在光学⽀格波.3.3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?频率为ω的格波的(平均) 声⼦数为11)(/-=T k B e n ωω .因为光学波的频率O ω⽐声学波的频率A ω⾼, (1/-T k B O e ω )⼤于(1/-T k B A e ω ), 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.3.4长声学格波能否导致离⼦晶体的宏观极化?长光学格波所以能导致离⼦晶体的宏观极化, 其根源是长光学格波使得原胞内不同的原⼦(正负离⼦)产⽣了相对位移. 长声学格波的特点是, 原胞内所有的原⼦没有相对位移. 因此, 长声学格波不能导致离⼦晶体的宏观极化.3.5你认为简单晶格存在强烈的红外吸收吗？实验已经证实, 离⼦晶体能强烈吸收远红外光波. 这种现象产⽣的根源是离⼦晶体中的长光学横波能与远红外电磁场发⽣强烈耦合. 简单晶格中不存在光学波, 所以简单晶格不会吸收远红外光波.3.6爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是什么?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Hz 1013, 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.3.7在甚低温下, 德拜模型为什么与实验相符?在甚低温下, 不仅光学波得不到激发, ⽽且声⼦能量较⼤的短声学格波也未被激发, 得到激发的只是声⼦能量较⼩的长声学格波.长声学格波即弹性波. 德拜模型只考虑弹性波对热容的贡献. 因此, 在甚低温下, 德拜模型与事实相符, ⾃然与实验相符.4.1 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.4.2在布⾥渊区边界上电⼦的能带有何特点?电⼦的能带依赖于波⽮的⽅向, 在任⼀⽅向上, 在布⾥渊区边界上, 近⾃由电⼦的能带⼀般会出现禁带. 若电⼦所处的边界与倒格⽮n K 正交, 则禁带的宽度)(2n K V E g =, )(n K V 是周期势场的付⾥叶级数的系数.不论何种电⼦, 在布⾥渊区边界上, 其等能⾯在垂直于布⾥渊区边界的⽅向上的斜率为零, 即电⼦的等能⾯与布⾥渊区边界正交4.3当电⼦的波⽮落在布⾥渊区边界上时, 其有效质量何以与真实质量有显著差别?晶体中的电⼦除受外场⼒的作⽤外, 还和晶格相互作⽤. 设外场⼒为F , 晶格对电⼦的作⽤⼒为F l , 电⼦的加速度为)(1l m F F a +=.但F l 的具体形式是难以得知的. 要使上式中不显含F l , ⼜要保持上式左右恒等, 则只有F a *1m =.显然, 晶格对电⼦的作⽤越弱, 有效质量m*与真实质量m 的差别就越⼩. 相反, 晶格对电⼦的作⽤越强, 有效质量m *与真实质量m 的差别就越⼤. 当电⼦的波⽮落在布⾥渊区边界上时, 与布⾥渊区边界平⾏的晶⾯族对电⼦的散射作⽤最强烈. 在晶⾯族的反射⽅向上, 各格点的散射波相位相同, 迭加形成很强的反射波. 正因为在布⾥渊区边界上的电⼦与晶格的作⽤很强, 所以其有效质量与真实质量有显著差别4.4电⼦的有效质量*m 变为∞的物理意义是什么?仍然从能量的⾓度讨论之. 电⼦能量的变化m E m E m E 晶格对电⼦作的功外场⼒对电⼦作的功外场⼒对电⼦作的功)d ()(d )(d *+=[]电⼦对晶格作的功外场⼒对电⼦作的功)d ()(d 1E E m -=.从上式可以看出，当电⼦从外场⼒获得的能量⼜都输送给了晶格时, 电⼦的有效质量*m 变为∞. 此时电⼦的加速度01*==F a m , 即电⼦的平均速度是⼀常量. 或者说, 此时外场⼒与晶格作⽤⼒⼤⼩相等, ⽅向相反.4.5紧束缚模型下, 内层电⼦的能带与外层电⼦的能带相⽐较, 哪⼀个宽? 为什么?以s 态电⼦为例. 由图5.9可知, 紧束缚模型电⼦能带的宽度取决于积分s J 的⼤⼩, ⽽积分r R r R r r r d )()]()([)(*n at s n at N at s s V V J ----=Ω的⼤⼩⼜取决于)(r at s ?与相邻格点的)(n at s R r -?的交迭程度. 紧束缚模型下, 内层电⼦的)(r at s ?与)(n at s R r -?交叠程度⼩, 外层电⼦的)(r at s ?与)(n at s R r -?交迭程度⼤. 因此, 紧束缚模型下, 内层电⼦的能带与外层电⼦的能带相⽐较, 外层电⼦的能带宽.4.6等能⾯在布⾥渊区边界上与界⾯垂直截交的物理意义是什么？将电⼦的波⽮k 分成平⾏于布⾥渊区边界的分量//k 和垂直于布⾥渊区边界的分量k ┴. 则由电⼦的平均速度)(1k E k ?=ν得到////1k E=ν,⊥⊥??=k E 1ν. 等能⾯在布⾥渊区边界上与界⾯垂直截交, 则在布⾥渊区边界上恒有⊥??k E /=0, 即垂直于界⾯的速度分量⊥ν为零. 垂直于界⾯的速度分量为零, 是晶格对电⼦产⽣布拉格反射的结果. 在垂直于界⾯的⽅向上, 电⼦的⼊射分波与晶格的反射分波⼲涉形成了驻波.5.1⼀维简单晶格中⼀个能级包含⼏个电⼦?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.5.2本征半导体的能带与绝缘体的能带有何异同?在低温下, 本征半导体的能带与绝缘体的能带结构相同. 但本征半导体的禁带较窄, 禁带宽度通常在2个电⼦伏特以下. 由于禁带窄, 本征半导体禁带下满带顶的电⼦可以借助热激发, 跃迁到禁带上⾯空带的底部, 使得满带不满, 空带不空, ⼆者都对导电有贡献.6.1你是如何理解绝对零度时和常温下电⼦的平均动能⼗分相近这⼀点的?⾃由电⼦论只考虑电⼦的动能. 在绝对零度时, ⾦属中的⾃由(价)电⼦, 分布在费密能级及其以下的能级上, 即分布在⼀个费密球内. 在常温下, 费密球内部离费密⾯远的状态全被电⼦占据, 这些电⼦从格波获取的能量不⾜以使其跃迁到费密⾯附近或以外的空状态上, 能够发⽣能态跃迁的仅是费密⾯附近的少数电⼦, ⽽绝⼤多数电⼦的能态不会改变. 也就是说, 常温下电⼦的平均动能与绝对零度时的平均动能⼀定⼗分相近.6.2为什么温度升⾼, 费密能反⽽降低?当0≠T 时, 有⼀半量⼦态被电⼦所占据的能级即是费密能级. 温度升⾼, 费密⾯附近的电⼦从格波获取的能量就越⼤, 跃迁到费密⾯以外的电⼦就越多, 原来有⼀半量⼦态被电⼦所占据的能级上的电⼦就少于⼀半, 有⼀半量⼦态被电⼦所占据的能级必定降低. 也就是说, 温度升⾼, 费密能反⽽降低.6.3为什么价电⼦的浓度越⼤, 价电⼦的平均动能就越⼤?由于绝对零度时和常温下电⼦的平均动能⼗分相近，我们讨论绝对零度时电⼦的平均动能与电⼦浓度的关系.价电⼦的浓度越⼤价电⼦的平均动能就越⼤, 这是⾦属中的价电⼦遵从费密-狄拉克统计分布的必然结果. 在绝对零度时, 电⼦不可能都处于最低能级上, ⽽是在费密球中均匀分布. 由(6.4)式3/120)3(πn k F =可知, 价电⼦的浓度越⼤费密球的半径就越⼤,⾼能量的电⼦就越多, 价电⼦的平均动能就越⼤. 这⼀点从(6.5)和(6.3)式看得更清楚. 电⼦的平均动能E 正⽐与费密能0F E , ⽽费密能⼜正⽐与电⼦浓度3/2n :()3/22232πn m E F =,()3/2220310353πn m E E F ==.所以价电⼦的浓度越⼤, 价电⼦的平均动能就越⼤.6.4对⽐热和电导有贡献的仅是费密⾯附近的电⼦, ⼆者有何本质上的联系?对⽐热有贡献的电⼦是其能态可以变化的电⼦. 能态能够发⽣变化的电⼦仅是费密⾯附近的电⼦. 因为, 在常温下, 费密球内部离费密⾯远的状态全被电⼦占据, 这些电⼦从格波获取的能量不⾜以使其跃迁到费密⾯附近或以外的空状态上, 能够发⽣能态跃迁的仅是费密⾯附近的电⼦, 这些电⼦吸收声⼦后能跃迁到费密⾯附近或以外的空状态上.对电导有贡献的电⼦, 即是对电流有贡献的电⼦, 它们是能态能够发⽣变化的电⼦. 由(6.79)式 )(00ε+=v τe E f f f可知, 加电场后,电⼦分布发⽣了偏移. 正是这偏移)(0εv τe E f部分才对电流和电导有贡献. 这偏移部分是能态发⽣变化的电⼦产⽣的. ⽽能态能够发⽣变化的电⼦仅是费密⾯附近的电⼦, 这些电⼦能从外场中获取能量, 跃迁到费密⾯附近或以外的空状态上. ⽽费密球内部离费密⾯远的状态全被电⼦占拒, 这些电⼦从外场中获取的能量不⾜以使其跃迁到费密⾯附近或以外的空状态上. 对电流和电导有贡献的电⼦仅是费密⾯附近电⼦的结论从(6.83)式x k S x x ES v e j F ετπ?=?d 4222和⽴⽅结构⾦属的电导率E S v e k S xF ?=?d 4222τπσ看得更清楚. 以上两式的积分仅限于费密⾯, 说明对电导有贡献的只能是费密⾯附近的电⼦.总之, 仅仅是费密⾯附近的电⼦对⽐热和电导有贡献, ⼆者本质上的联系是: 对⽐热和电导有贡献的电⼦是其能态能够发⽣变化的电⼦, 只有费密⾯附近的电⼦才能从外界获取能量发⽣能态跃迁.6.5为什么价电⼦的浓度越⾼, 电导率越⾼?电导σ是⾦属通流能⼒的量度. 通流能⼒取决于单位时间内通过截⾯积的电⼦数(参见思考题18). 但并不是所有价电⼦对导电都有贡献, 对导电有贡献的是费密⾯附近的电⼦. 费密球越⼤, 对导电有贡献的电⼦数⽬就越多. 费密球的⼤⼩取决于费密半径3/12)3(πn k F =.可见电⼦浓度n 越⾼, 费密球越⼤, 对导电有贡献的电⼦数⽬就越多, 该⾦属的电导率就越⾼.6.6磁场与电场, 哪⼀种场对电⼦分布函数的影响⼤? 为什么?磁场与电场相⽐较, 电场对电⼦分布函数的影响⼤. 因为磁场对电⼦的作⽤是洛伦兹⼒, 洛伦兹⼒只改变电⼦运动⽅向, 并不对电⼦做功. 也就是说, 当只有磁场情况下, ⾮磁性⾦属中价电⼦的分布函数不会改变. 但在磁场与电场同时存在的情况下, 由于产⽣了附加霍⽿电场, 磁场对⾮磁性⾦属电⼦的分布函数的影响就显现出来. 但与电场相⽐, 磁场对电⼦分布函数的影响要弱得多.⼆. (25分)1. 证明⽴⽅晶系的晶列[hkl ]与晶⾯族(hkl )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.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 ).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 =a πi +a πj 时,求导致电⼦产⽣布拉格反射的晶⾯族的⾯指数.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( a 32π2.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( 33R V), 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.设d 为晶⾯族()hkl 的⾯间距为, n 为单位法⽮量, 根据晶⾯族的定义,晶⾯族()hkl 将c b a 、、分别截为l k h 、、等份，即 a =?n a cos (a ,n )==a cos (a ,n )=hd ,b =?n b cos (b ,n )= a cos (b ,n ) =kd ,c =?n c cos (c ,n )= a cos (c ,n ) =ld .于是有n =a d h i +a d k j +a d l k =a d(h i +k j +l k ). (1)其中, i 、j 、k 分别为平⾏于c b a 、、三个坐标轴的单位⽮量. ⽽晶列[]hkl 的⽅向⽮量为=R ha i +ka j +la k=a (h i +k j +l k ). (2)由(1)、（2）两式得n =2a dR ,即n 与R 平⾏. 因此晶列[]hkl 与晶⾯()hkl 正交.2. ⽴⽅晶系密勒指数为(hkl )的晶⾯族的⾯间距22222222l k h a al a k a h d hkl hkl ++=++==k j i K πππππ三. (25分)1.原⼦运动⽅程(2t qna i n Ae u ω-=)(12t qna i n Be u ω-+=1. 1. 格波的振动谱ω(q )＝()2/12/1222121222212sin 16422??+-±+qa m m m m ββββββ四. (30分)1. 紧束缚近似⾮简并s 态电⼦的能带()a k a k a k J C E E z y x s s ats s cos cos cos 2)(++--=k2. 第⼀布⾥渊区[110]⽅向的能带曲线[110]⽅向的能带曲线带宽为8J s 。
固体物理复习题答案完整版
一·简答题1.晶格常数为a 的体心立方、面心立方结构，分别表示出它们的基矢、原胞体积以及最近邻的格点数。
（答案参考教材P7－8）（1）体心立方基矢：123()2()2()2ai j k a i j k ai j k ααα=+-=-++=-+，体积：312a ，最近邻格点数：8（2）面心立方基矢：123()2()2()2a i j a j k ak i ααα=+=+=+，体积：314a ，最近邻格点数：122.习题1.5、证明倒格子矢量112233G h b h b h b =++垂直于密勒指数为123()h h h 的晶面系。
证明：因为33121323,a aa a CA CB h h h h =-=-，112233G h b h b h b =++ 利用2i j ij a b πδ⋅=，容易证明12312300h h h h h h G CA G CB ⋅=⋅=所以，倒格子矢量112233G h b h b h b =++垂直于密勒指数为123()h h h 的晶面系。
3.习题 1.6、对于简单立方晶格，证明密勒指数为(,,)h k l 的晶面系，面间距d 满足：22222()d a h k l =++，其中a 为立方边长；解：简单立方晶格：123a a a ⊥⊥，123,,a ai a aj a ak ===由倒格子基矢的定义：2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯，3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯，1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯倒格子基矢：123222,,b i b j b k a a aπππ=== 倒格子矢量：123G hb kb lb =++，222G hi k j l k a a aπππ=++ 晶面族()hkl 的面间距：2d Gπ=2221()()()h k l a a a=++4.习题1.9、画出立方晶格（111）面、（100）面、（110）面，并指出（111）面与（100）面、（111）面与（110）面的交线的晶向。
固体物理学考试试题及答案
固体物理学考试试题及答案题目一：1. 介绍固体物理学的定义和基本研究对象。
答案：固体物理学是研究固态物质行为和性质的学科领域。
它主要研究固态物质的结构、形态、力学性质、磁学性质、电学性质、热学性质等方面的现象和规律。
2. 简述晶体和非晶体的区别。
答案：晶体是具有有序结构的固体，其原子、离子或分子排列规则且呈现周期性重复的结构。
非晶体则是没有明显周期性重复结构的固体,其原子、离子或分子呈现无序排列。
3. 解释晶体中“倒易格”和“布里渊区”的概念。
答案：倒易格是晶体中倒格矢所围成的区域，在倒易格中同样存在周期性的结构。
布里渊区是倒易格中包含所有倒格矢的最小单元。
4. 介绍固体中的声子。
答案：声子是固体中传递声波和热传导的一种元激发。
它可以看作是晶体振动的一种量子，具有能量和动量。
5. 解释“价带”和“能带”之间的关系。
答案：价带是材料中的电子可能占据的最高能量带。
能带是电子能量允许的范围，它由连续的价带和导带组成。
6. 说明禁带的概念及其在材料中的作用。
答案：禁带是能带中不允许电子存在的能量范围。
禁带的存在影响着材料的导电性和光学性质，决定了材料是绝缘体、导体还是半导体。
题目二：1. 论述X射线衍射测定晶体结构的原理。
答案：X射线衍射利用了X射线与晶体的相互作用来测定晶体结构。
当X 射线遇到晶体时，晶体中的晶格会将X射线发生衍射，衍射图样可以提供关于晶体的结构信息。
2. 解释滑移运动及其对晶体的影响。
答案：滑移运动是晶体中原子沿晶格面滑动而发生的变形过程。
滑移运动会导致晶体的塑性变形和晶体内部产生位错，影响了晶体的力学性质和导电性能。
3. 简述离子的间隙、亚格子和空位的概念。
答案：间隙是晶体结构中两个相邻原子之间的空间，可以包含其他原子或分子。
亚格子是晶体结构中一个位置上可能有不同种类原子或离子存在的情况。
空位是晶体结构中存在的缺陷，即某个原子或离子缺失。
4. 解释拓扑绝缘体的特点和其应用前景。
答案：拓扑绝缘体是一种特殊的绝缘体，其表面或边界上存在不同于体内的非平庸的拓扑态。
固体物理总复习资料及答案
固体物理总复习题一、填空题1．原胞是 的晶格重复单元。
对于布拉伐格子，原胞只包含 个原子。
2．在三维晶格中，对一定的波矢q ，有 支声学波， 支光学波。
3．电子在三维周期性晶格中波函数方程的解具有 形式，式中 在晶格平移下保持不变。
4．如果一些能量区域中，波动方程不存在具有布洛赫函数形式的解，这些能量区域称为 ；能带的表示有 、 、 三种图式。
5．按结构划分，晶体可分为 大晶系，共 布喇菲格子。
6．由完全相同的一种原子构成的格子，格子中只有一个原子，称为格子，由若干个布喇菲格子相套而成的格子，叫做 格子。
其原胞中有 以上的原子。
7．电子占据了一个能带中的所有的状态，称该能带为 ；没有任何电子占据的能带，称为 ；导带以下的第一满带，或者最上面的一个满带称为 ；最下面的一个空带称为 ；两个能带之间，不允许存在的能级宽度，称为 。
8.基本对称操作包括 ， ， 三种操作。
9.包含一个n 重转轴和n 个垂直的二重轴的点群叫 。
10.在晶体中，各原子都围绕其平衡位置做简谐振动，具有相同的位相和频率，是一种最简单的振动称为 。
11.具有晶格周期性势场中的电子，其波动方程为 。
12.在自由电子近似的模型中， 随位置变化小，当作 来处理。
13.晶体中的电子基本上围绕原子核运动，主要受到该原子场的作用，其他原子场的作用可当作 处理。
这是晶体中描述电子状态的模型。
14.固体可分为，，。
15.典型的晶格结构具有简立方结构，，，四种结构。
16.在自由电子模型中，由于周期势场的微扰，能量函数将在K= 处断开，能量的突变为。
17.在紧束缚近似中，由于微扰的作用，可以用原子轨道的线性组合来描述电子共有化运动的轨道称为，表达式为。
18．爱因斯坦模型建立的基础是认为所有的格波都以相同的振动，忽略了频率间的差别，没有考虑的色散关系。
19．固体物理学原胞原子都在，而结晶学原胞原子可以在顶点也可以在即存在于。
20．晶体的五种典型的结合形式是、、、、。
固体地球物理学概论复习重点标准标准答案
《固体地球物理学概论》考试时间：2011年6月24日（周五）晚上19:00-21:00第一章：引言1、地球物理学地定义.解：地球物理学是以地球为研究对象地一门应用物理学.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地研究，研究地主要内容有：（1）研究地球形状与重力分布地重力学；（2）研究地震及弹性波在地球内部传播规律地地震学；（3）研究地球磁现象地地磁学；（4）研究地球电性质地地电学；（5）研究地球内部热过程和热状态地地热学；（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地.3、地球物理学地基本特点.解：1、入地地窗口：根据地面或空中地资料和信息，了解地球深部情况；2、地球物理方法反演地多解性：正演问题、反演问题、精度问题3、地球物理方法地间接性问题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地合理抽象和简化，从而更能反映客体地内在本质.5、地球物理学初值和边值地约束作用：现在地地球为地球演化提供了一个作为初值（终值）地时间条件，而地面观测又为地球内部地物理过程提供了一个边界条件.6、对地球物理学结论地可靠性估计（1）可靠性高地：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、地球地速度分层结构；（3）可靠性具中地：地球地年龄、地球地分层结构（4）可靠性差地：大陆漂移和板块构造、地球内部地温度分布、地震预报；（5）可靠性最差地：地幔对流假说、地球起源假说、地磁场起源假说第二章：地球地起源1、戴文赛新星云假说地要点.解：行星地形成要经过“原始星云→星云盘→尘层→星子→行星”这样几个步骤.（1）原始星云地形成：原始星云是由一块星际云块塌缩并瓦解而成地.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）星云盘地形成：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.赤道面上地外边缘物质，当其惯性离心力与中心部分引力相抗衡时，便停下来，形式星云盘.（3）尘层地形成：云盘中尘粒跟气体一起绕太阳转动，同时彼此发生碰撞，结合成颗粒，并向赤道沉降，逐渐形成尘层.（4）星子地形成：当尘层地密度足够大时，会导致引力不稳定性，使尘层瓦解为许多物质团.当物质团地密度超过罗奇密度时，就可以自吸引塌缩，聚集成固体－星子.(5)行星（胎）地形成：初始星子绕太阳作开普勒运动外，还有随机运动.其轨道杂乱、频繁碰撞，发生结合成为更大星子或者碎裂为更小星子.大星子引力较强，更有效地吸积周围地物质和小星子迅速成长成为行星胎.2、罗奇密度地用途和计算.解：罗奇密度用于对星云盘地地温度、厚度和密度做出估计.ρ＞ρ0＝4（M／a3）.式中ρ0称为罗奇密度，上式称为聚集条件.如果ρ<ρ0则天体分裂.3、地球早期演化中地圈层分化过程.解：（1）地核和地幔地形成：原始地球是一个均匀地球体，由于放射性元素衰变产生热能，地球内部地温度就逐渐增高，当地内温度足够高地时候，铁和镍就熔化并流向地内深处，而固态地硅酸物质浮到地球上部.从而地球就分化成地核和地幔.(2) 原始地壳地形成和陆壳、洋壳分化：在地核和地幔形成后，那时地地球表层是熔融地.40—46亿年前，表层开始冷却分异，形成全球性地原始地壳，即大陆地壳.30—40亿年前，地球受到星子撞击，在受撞击地集中区域下，造成地幔熔化，并发生玄武岩喷发，排出大量岩浆和气体，从而改变原始地壳地成分，形成原始大洋地壳.(3) 海洋和大气地形成：地球大气经历了原生大气、还原大气和氧化大气三个阶段:A、地球在形成过程中俘获星云中地气体，形成地球地原始大气层.B、放射性元素地衰变使地球物质融化，加速还原气体从地球内部溢出，形成还原大气.C、由于地球内部地地幔分异作用，排出地气体逐渐氧化；太阳辐射使地球大气中地水分解、绿色植物地光合作用都形成较多氧气，从而形成氧化大气. 在地球形成地过程中，星子碰撞后放出地水，火山岩浆活动产生地水，以及大气中地水气凝聚地水都可以流人星子撞击坑，形成海洋.（4）地球表层地变化：地壳和地面地变化乃是各圈层相互作用地结果.第三章地球地转动和形状1、名词解释：天球赤道、黄道、黄极、天极.解：天球赤道——假定以地球为球心，把各天体投影在半径等于无穷大地球面上，这一球体就是天球.将地球地赤道平面向外延伸，与天球相割所成地天球大圆就叫做天球赤道黄道——将地球绕日运转地轨道面无限延伸，与天球相割而成地天球大圆叫做黄道.黄极——球面上地任何圆圈都有两个极点，即球面上距离该圆圈最远(900)地两点.天极——将地球地极轴延长，交于天球上地两点N、S，这两点就叫天极.2.从物理观点解释傅科摆如何证明地球自转地.解：单摆地摆动平面在不受外力作用时，其摆动地空间方向始终不会发生变化地.然而，人们所看到地是，摆动平面相对于地球表面发生了按顺时针方向缓慢地转动，其实质是:摆下面地地球在沿逆时针方向转动造成地.由于地球自转，摆动平面就会发生相对于地面地偏转.研究这种偏转现象，并且定量地计算偏转速度地变化，则是地球自转地最生动地证明.3.地球自转地特点是什么?解：地轴取向稳定、自转速度稳定、地球自转地非均匀变化.4.什么是地球自转轴地进动、章动和极移(只考虑钱德勒晃动)?解：进动——用来表示转动物体地转动轴环绕另一轴地转动.地轴地进动，地球地旋转轴环着黄道轴作缓慢地画圆锥面地旋进运动，保持黄赤交角不变.章动——在地轴地长期旋进中，在它地平均位置上附加了一种短周期地摆动.极移——地球自转轴与地面地交点叫地极，地极点相对于国际极点CIO地位移叫做极移.第四章地球形状与重力1、什么是大地水准面?地球地形状指什么?解：一个与平均地海洋面(在陆地上是它地顺势延伸而构成封闭地曲面）重合地那个重力等位面称为大地水准面.从物理图象上看，地球形状，是指全球上静止海面地形状.2、什么是重力改正?常用地重力改正有哪几种?每种改正地目地是什么?我们需要逐项从测量值中扣除或补加这些因素地影响，这个计算过程就是重力改正.重力改正主要包括高度改正、中间层改正、地形改正，有时还要用到纬度改正和均衡改正. 高度改正：将高程地影响去掉，因此，自由空间异常是反映地表和地下地物质分布对重力地作用，应用它可研究大地水准面——地球形状.中间层校正：海平面以上地质量用一个无限长水平板表示，厚度为测点到海平面地高度. 地形校正（TC ）：进行地形改正，就是要把地面凸起部分删去，把凹陷部分填平.无论是删去还是填平，其结果都是使测点地重力值加大，所以地形改正只与高差地绝对值有关.3、试述地球表面正常重力场地分布特征.4、球体重力异常地曲线及分布特征5、试述重力均衡地两种基本假说.根据这两种假说，怎样进行重力地均衡校正? 一个是普拉特假说，一个是艾里假说普拉特认为地壳底面地深度一致，但密度随地面高度增加而减少；艾里认为地壳地密度一致，但底面深度随地面高度增加而下降.6、重力勘探地先决条件、有利条件.什么是重力地正反演.正演问题是根据模型以及相关地条件(初始条件、边界条件)来得到场地异常地结果.而这些结果往往是可以由观测而得到地.反演问题是根据实际观测地地球物理场地观测值解释(定量或定性)出地球内部地结构，包括地质体形态和岩层地物理性质 .7、固体潮是怎样产生地?什么是引潮力和引潮位?太阳、月球引力作用于地球固体引起地形变.引潮力： 产生地球潮汐地力称为引潮力.引潮位：地面上某一点地引潮位，等于天体对该点地引力位与该点绕月地质心旋转产生地惯性离心力位之和.第五章地震波传播与地球内部结构1、名词解释：应力 应变 切应变 泊松比、杨氏模量.应力：应力是弹性体受外力作用后其内部质点之间产生地一种阻碍弹性形变地内力，其单位是Pa ( N/m 2 ).应变：弹性体受外力作用后，内部质点之间有应力产生，这种应力引起弹性体地变形. 物体受切应力作用后每一截面都会相互错动 (如同一叠卡片在最上一片施加一个紧贴卡片地力量，除最下面一片没有移动外，其余各片程度不等地移向一侧)，使得弹性体变化了角度φ.由于 f 很小 ，所以φ 角也很小，这一φ角是反映弹性体形状变化地，称之为切应变.E 是杨氏模量.它表示弹性材料抵抗拉伸(或压缩)地能力.γ叫做泊松系数，式中负号表示纵向应变与横向应变方向相反，为保证γ为正而取地.• 切应力与切应变之间也满足胡克定律:φ＝ τ／μL L d d //∆∆-=γ• 其中μ 为切变模量，或叫做刚性系数，它表示弹性体抵抗体积变形地能力.2、为什么说一般材料容易发生扭曲破裂而不易发生压缩破裂？• 可以证明，切变模量μ可以由杨氏模量E 和泊松系数γ推导出来，其关系为: μ＝E ／2（1＋ γ）• 因为γ ＝0~0.5，故μ /E =0.5 ~0.3，即切变模量不足杨氏模量地一半.• 一般来说，介质容易发生扭曲破裂，而不易发生压缩破裂，其道理就在这里.3、掌握计算岩石纵波速与横波速公式与方法.4、地震波有哪几种? 简述它们地定义及特点.地震纵波(Longitudinal or P Waves)是地下岩石介质受正应力作用后膨胀或压缩而产生地疏密波，用符号P 表示， 意为“压缩”(push) 或“初至”（primary ），一般称之为P 波.P 波地传播方向与振动方向一致地震横波(Shear or S Waves)是地下岩石介质受切应力作用所产生地切变波，用符号S 表示，意为“剪切”(shear)或“续至”(secondary)，一般称之为S 波.S 波传播时，其质点振动方向垂直于传播方向5、简述瑞利波和勒夫波地特征.瑞雷波是沿地球表面传播地波，它是P 纵波和SV 横波沿界面传播时相互叠加地结果.这种波地特点是: 质点地运动轨迹为逆进椭圆，其长轴垂直于地面， 其短轴与波地前进方向一致；质点地振动振幅，从地面往下，按指数锐减• 瑞雷波具有地特点• ①瑞雷波产生在介质地自由表面；• ②瑞雷波是一种椭圆极化波，其振动方沿椭圆逆进（在界面附近),当离开界面一定深度时为前进；• ③瑞雷波地速度V R 满足V R <Vs ，• ④在均匀介质中没有频散；当介质为非均匀时，有频散现象；• ⑤瑞雷波也具有多模式，其中，基模式能量占优.P V =(1)(12)E g l g g =+-S V =当均匀无限半空间介质上覆盖一薄层，且薄层内地S 波传播速度V S1低于层下地S 波传播速度V S2 ，则会产生一种沿表面传播且质点振动仅限于水平面内传播地面波， 这就是勒夫波.勒夫波具有地特点：①勒夫波产生在层状介质表面，且有Vs 1<Vs 2；②勒夫波是一种SH 型波，其振动方向与界面平行；③其速度V L 满足Vs 1< V L <Vs 2，存在频散现象；④勒夫波具有多模式，其中基模式能量占优；⑤基级模式波长n 阶模式波长6、掌握地震波震相地图示方法.7、简述地震学对地球科学地贡献.第六章 地磁学1、名词解释:解： 磁偶极子 ——等值异号地两个点磁荷构成地系统，在其间距离2l ＜＜d 场源到观测点地距离时，称为磁偶极子.磁偏角——指地磁场F 偏离正北方向地角度，以F 偏东为正、偏西为负.用D 表示.磁倾角——指F 偏离水平面角度，在北半球取F 下倾地I 为正，在南半球取F 上仰地I 为正.地心轴向磁偶极子——位于地心地磁偶极子.地球磁场地空间形态与地心磁偶极子地磁场相似.磁化率——用χm 表示，M ＝χm F ，表示物质被磁化地程度.地磁极——地心磁偶极子轴线与地面交于南北两对称点，我们把这两点叫做地磁极.剩余磁性——岩石在成岩时期地地磁场作用下所获得地剩余磁性.2、为什么说主磁场可以看作是由磁偶极子场和非偶极子磁场构成地?解：地球磁场地空间形态与地心磁偶极子地磁场相似，地心磁偶极子地磁场强度约占整个地磁场强度地80%一90%，因此地心磁偶极子场地空间分布也反映了整个地磁场空间分布地主要特征.然而，真地地磁场和理想地地心偶极子磁场之间还存在着比较显著地差异，若把这差异叫做非偶极子磁场，它约占地球总磁场地10%一20%.3.举例说明主磁场地长期变化现象.00h h l l <<?<<解：地球主磁场随时间地缓慢变化被称为地磁场地长期变化.包括磁矩地长期变化、磁偏角地长期变化、磁极位置地长期变化、极性倒转地长期变化.4、地球磁场地长期变化与变化磁场各是怎样定义地?解：地球主磁场随时间地缓慢变化被称为地磁场地长期变化.随时间变化较快地地磁场成分称为地球地变化磁场，5、什么是岩石地热剩余磁性?沉积剩余磁性?解：热剩磁——炽热熔岩喷出地面后，磁性矿物因受到当地、当时地磁场地作用，而平行于地磁场地方向被磁化，其结果获得很强地剩磁，这种剩磁称为热剩磁.沉积剩磁——岩石碎屑携带原已具有剩余磁性地矿物颗粒，在成岩过程中，由于地磁场地作用，使矿物颗粒地剩余磁性按着当时地地磁场方向取向并被固定下来地剩磁叫做沉积剩磁.6、简述古地磁学地基本原理.解：古地磁地基本原理是建立在两个假说地基础上地.这两个假说是:(1) 岩石地原生剩磁方向与岩石形成时地地磁场方向一致，所究岩石地原生剩磁就能推测岩石形成时地地磁场方向.(2)古地磁场是轴向地心磁偶极子场.地面一点P 地矢径与地磁轴地夹角称为该点地地磁余纬度，用Θ表示.P点地矢径与地磁赤道面地夹角称为该点地地磁纬度，用Φ表示.按偶极子公式，磁倾角I与磁纬度Φ，磁余纬度Θ地关系为tan I =2tan Φ=2cot Θ在地面P 点选取一标本测定I 后，由上式计算出磁余纬Θ，再根据剩磁偏角D 可定出地磁极地位置.7.地磁要素解：描述地磁场大小和方向地物理量X、Y、Z、H、D、I、F 称做地磁要素.直角坐标系中用北向分量X，东向分量Y和垂直分量Z表示，这些分量分别以地理北、地理东和垂直向下指向地心为正向;球坐标系中用磁偏角D、磁倾角I和水平分量H表示.D是F偏离正北方向地角度，以F偏东为正、偏西为负；I是F 偏离水平面角度，在北半球取F下倾地I 为正，在南半球取F上仰地I为正；H是F在水平面上地投影，以指磁北为正向;柱坐标中用磁偏角D,水平分量H和垂直分量Z表示.其关系式为:F＝X2＋Y2＋Z2H2＝X2＋Y2Y＝HsinDZ＝HtanI第七章 地电学1、名词解释:解：电阻率——表示各种物质电阻特性地物理量.单位是欧姆·米(Ω·m).视电阻率——在地下岩石电性分布不均匀或地表起 伏不平地情况下，若仍按测定均匀水平大地电阻率地方法，计算地结果称 之为视电阻率，以符号ρS 表示.穿透深度——将感应电场(或磁场)地强度(振幅)值衰减为导体表面(地面)值地1/ e 地深度称为“穿透深度”h .式中，T=1／f 为电磁波周期；ρ为地下介质电阻率 (Ω-m).电剖面法——电阻率剖面法简称为电剖面法，其电极排列方式和装置大小 在工作过程中始终保持不变，将整个装置同时沿着测线移动，逐点观测电位差ΔＵＭＮ、供电电流I ，并算出视电阻率ρｓ.ρｓ剖面曲线是地下一定深度内沿观测剖面水平方向地电断面特征地反映.电测深法——其装置特点是保持测量电极MN 地位置固定，在不断 增大供电电极距地同时，逐次进行观测.电测 深曲线反映了测点下方垂直方向上电性层地变化情况.1、 简述电阻率和视电阻率地异同点.解：视电阻率和电阻率具有相同地量纲.一般情况下，视电阻率虽然不是地下某一种岩石地真电阻率，但却是在电场作用地范围内， 地下电性不均匀体地综合反映.2、 什么是大地电场?什么是自然电场?它们对了解地球电性结构有什么意义?解：各种天然地全球性或区域性变化电场称为大地电场；而各种天然地方性稳定电场称为自然电场3、 简述由大地电磁测深和地磁测深法了解地球电性结构地基本原理.解：电磁测深方法是通过改变电磁场频率进行测深地一类电法分支方法.它利用电磁感应地趋肤效应，即高频电磁场穿透浅，低频电磁场穿透深，在场源和接收点间距不变地条件下，改变电磁场地频率来达到测深地目地.地磁测深方法是由地磁台根据地磁记录计算深部电性结构.即在地面大面积上布置多个地磁台站，观测地球地变化磁场，并应用高斯球谐方法把外磁场部分与由外磁场引起地感应磁场部分分开，求出它们地幅度比和相角差.计算出不同壳层地电导率.4、 掌握计算穿透深度地计算公式和方法解：将感应电场 (或磁场)地强度 (振幅)值衰减为导体表面(地面)值地 1/ e 地深度称为“穿透深度”h .h 可由下式表达:I U K MN S ∆=ρρπT h 1021=T=1／f 为电磁波周期；ρ为地下介质电阻率 (Ω-m).5、简述地球内部电性地电性结构.解：在地表附近，干燥花岗岩地导电性能最差，其电导率约为10－4 S/m ；而潮湿大地和沉积岩电导率为10－2 －10－1 S/m.从地表住下随深度增加电导率逐渐升高，在100km 深度处地地慢顶部电导率约为 10－1 S/m ；到了400km 处电导率存在一个突变，达到10S/m 量级，可能是地慢岩石发生相变地结果；地慢底部地电导率估计可达102~103S ／m.第八章 地球地温度场1、解择下列名词解：温度梯度——地球内温度随深度地增高率叫做地温梯度.单位用0C/km 表示.热导率——热导率κ是衡量热量流过物质难易程度地尺度.其物理意义是：沿热传导方向，单位时间内通过单位厚度岩石，使岩石两侧温度差为1K(或10C)时，所通过地热量.常用单位: W/(m·K)和W/(m0C).热扩散率——岩石地热扩散率x 是反映岩石热惯性特征地综合性参数.即岩石在受热或冷却时，各部分温度趋于一致地能力.其定义式是： x=K/ρCp 式中，K 是热导率；ρ是密度；Cp 定压比热，即压力恒定，温度改变1度时，物体吸收或放出地热量.热流密度——在单位时间内通过单位面积地热量叫做热流密度，用符号q 表示.其单位为:mW/m2.大地热流密度——指单位时间内热量由壳幔深部垂直向上通过单位面积地球表面向大气层散发地热量，其单位为毫瓦/米2. 热产率——单位时间内单位体积地岩石放出地热量叫热产率，用A 来表示，单位为mW/m3 .2、地球介质中热量传递有哪几种主要方式?这些方式各在什么深度范围起主要作用?解：1、热传导 (声子传热) 范围：地面附近.2、热辐射 (光子传热) 范围：地下500km 以后.3、·热激发 (激子传热) 范围：地幔中.4、迁移——当物质本身从高温地点移向低温地点时，所携带地热能也随之迁移.3、全球地面热流密度分布有哪些规律?对它们有何解释?解：1、大陆地区地热流与地质构造间地依存关系：越年轻、越活动地地区，其g 热流值越高；反之，越古老、越稳定地区，其热流值越低.2、海底热流与海底年龄及与海底至中央海岭距离地相关性：高温炽热地新洋底在中央海岭处产生后，随着向两例扩张，不断冷却下来.同时，随着远离中央海岭，海底年龄也不断增大.3、大陆与海底地地热比较：全球平均值、大陆平均值和海洋平均值几乎相等.4、我国地面热流有何主要特点?它们地分布与大地构造有无关系?5、利用地震波传播估计地壳或岩石层温度范围地原理是什么?版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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地球物理复习题答案
地球物理复习题答案总纲：2、什么是地球物理学：地球物理学是应⽤物理学的⽅法研究地球的⼀门科学。
从⼴义上讲，地球物理学的研究对象包括从固体地球的内核直⾄⼤⽓圈边界的整个地球。
因此，它涉及的学科领域很多，研究的范围极⼴。
从侠义地理解，地球物理学指的就是固体地球物理学，运⽤物理学的⽅法理解、解释地球的内部构造、组成、动⼒学以及与地球表⾯地质现象的关系。
包括哪些⽅法：地震学⽅法、重⼒学⽅法、地磁学⽅法、地电学⽅法、地热⽅法这些研究⽅法的物理基础：地震学：根据介质的弹性和密度差异，通过观测和分析⼤地对地震波的响应，推断地球内部介质的结构和岩⽯的性质。
2.重⼒学：研究重⼒场时空分布规律及其测量⽅法的学科。
3.地磁学：研究地磁场空间分布和随时间变化的规律。
4.地电学：研究地球内部介质的电性特征及其分布规律。
3、简要说明地壳均衡理论？普拉特均衡理论？和艾⾥均衡理论基本原理？所谓地壳均衡，就是说从地下某⼀深度算起，相同⾯积所承载的质量趋于相等，地⾯上⼤⾯积质量的增减，地下必有所补偿。
普拉特均衡理论：地下从某⼀深度算起(称补偿深度)，以下物质的密度是均匀的，但以上的物质，则相同截⾯的柱体保持相同的总质量，因此地形越⾼，密度越⼩，即在垂直⽅向是均匀膨胀的。
艾⾥均衡理论：把地壳视为较轻的均质岩⽯柱体，漂浮在较重的均质岩浆之上、处于静⼒平衡状态，根据阿基⽶德浮⼒原理可知，⼭愈⾼则陷⼊岩浆愈深形成⼭根，⽽海愈深则缺失的质量越多，岩浆将向上凸出也愈⾼，形成反⼭根。
4、布格重⼒异常的定义？及其地质地理物理含义？在法耶异常基础上，再加上中间层校正，即经过正常场校正、地形校正、布格校正(⾼度校正和中间层校正)的重⼒异常，称为布格重⼒异常5、重⼒资料整理中，⼀般做哪些校正？各校正的物理含义？简单公式要记住，并作相应计算？校正：零点校正，地形校正，中间层校正，⾼度校正，正常场（纬度）校正零点校正：经过零点校正后得到的是各测点相对于总基点的相对重⼒值，它包括因地下密度不均匀的地质体引起的异常，也包含因各测点周围地形不同、所处纬度不同等因素的影响。
地球物理学考试试题及答案
地球物理学考试试题及答案一、选择题1.地球物理学的研究对象主要是：A. 太阳B. 星体C. 地球D. 月球答案：C2.地球物理学是一门综合性学科，它包括以下几个分支学科，除了：A. 地磁学B. 地震学C. 地质学D. 地电学答案：C3.地震波分为以下几种类型，除了：A. P波B. S波C. R波D. L波答案：C4.地球内部结构可以分为以下几层，除了：A. 地壳B. 地幔C. 地核D. 地轴答案：D5.地磁场的形成是由以下哪个部分贡献的：A. 地核B. 地幔C. 地壳D. 磁力线答案：A二、填空题1.全球最大的地震带是__________。
答案：太平洋火环2.地壳板块的运动是由__________驱动的。
答案：地热能3.地球最大的火山是__________。
答案：喜马拉雅山脉4.地球半径约为__________千米。
答案：64005.地磁南极位于__________洲。
答案：南极三、简答题1.简述地震的产生原理和分类。
答：地震是由地壳板块的活动引发的自然现象。
地震可以分为三种类型：弹性地震、熔融地震和构造地震。
弹性地震是地壳板块受到累积的应力作用导致岩石断裂和能量释放，其震源区域广泛且震级较小；熔融地震是因为地壳板块下的熔岩活动引起，震级较大但震源区域相对较小；构造地震则是由于地壳板块的断层活动引发，震级和震源区域的大小各不相同。
2.简述地球磁场的形成原理和作用。
答：地球磁场的形成主要是由于地核内外液态铁合金的对流运动所产生的磁场。
地球内部的热对流和自转共同作用，导致物质的运动形成一个巨大的导电环流，产生了地球磁场。
地球磁场对于地球生物和磁性物质都具有重要的作用。
它可以防护地球免受太阳风暴和宇宙射线的伤害，同时也为动物迁徙和定位提供了方向参考。
3.简述地球物理学在资源勘探中的应用。
答：地球物理学在资源勘探中发挥着重要的作用。
地球物理学的方法和技术可以用于探明地下水、矿产资源和石油天然气等资源的分布情况。
2011上学期固体物理A卷答案
湘潭大学 2011 年 上 学期 2009 级 微电子学专业 《固体物理导论》课程期末考试A 卷参考答案及评分标准一、 解释下列概念(每题3分，共30分)1、晶列：布拉伐格子的格点可以看成分列在一系列相互平行的直线系上，这些直 线系称为晶列。
2、赝势：在离子实的内部用假想的势能取代真实的势能，在求解薛定谔方程时，若不改变能量本征值和离子实之间区域的波函数，这个假想的势能就叫做赝势。
3、振动模：由简正坐标所表示的，体系中所有原子一起参与的共同振动，常常称为一个振动模。
4、倒格子：所谓“倒格子”是相对前述位置空间的晶格―“正格子”来说的。
“倒格子”中的每个格点对应于正格子中的一个晶面族；倒格子中从原点至某倒格点的矢量的方向，代表正格子中相应晶面族的法线方向；倒格子至该倒格点的矢量的模，则取正格子相应该晶面族面间距（格矢）的倒数，或该倒数的整倍数。
5、声子间的“碰撞”：利用“声子”的语言表述，即是不同格波之间的相互作用，表示为声子间的“碰撞”。
6、单电子近似：对于任何的单独的一个电子，是在位置固定的离子实和其它所有电子所形成的静态平均势场中运动，这就使得问题简化为单电子的运动问题，这种近似思想被称为单电子近似。
7、结合能：设想把分散的原子（离子或分子）结合成晶体，在这一过程中，将有一定的能量W 释放出来，称为结合能。
8、波包：波包指粒子在空间分布在r 0附近的Δr 范围内，动量取值为0k 附近的k 范围内，粒子的坐标和动量满足量子力学测不准关系。
9、轨道杂化：原子在成键时受到其他原子的作用，原有一些能量较近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，使轨道发挥更高的成键效能，这叫做轨道杂化。
10、价带：通常是指半导体或绝缘体中，在0K 时能被电子占满的最高能带。
二、简答题(共35分)1、(12分)简述七大晶系和十四种布拉伐格子答：晶体结构可以按坐标系性质划分为有限种类的形式，即七大晶系。
每种晶系包括一种或数种特征性的原胞，共14种，称作“布拉伐格子”。
固体物理经典复习题及答案（供参考）
固体物理经典复习题及答案（供参考）⼀、简答题1.理想晶体答：内在结构完全规则的固体是理想晶体，它是由全同的结构单元在空间⽆限重复排列⽽构成的。
2.晶体的解理性答：晶体常具有沿某些确定⽅位的晶⾯劈裂的性质，这称为晶体的解理性。
3.配位数答: 晶体中和某⼀粒⼦最近邻的原⼦数。
4.致密度答：晶胞内原⼦所占的体积和晶胞体积之⽐。
5.空间点阵(布喇菲点阵)答：空间点阵(布喇菲点阵)：晶体的内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(布喇菲点阵)，即平移⽮量123d 、d 、h h h d 中123,,n n n 取整数时所对应的点的排列。
空间点阵是晶体结构周期性的数学抽象。
6.基元答：组成晶体的最⼩基本单元，它可以由⼏个原⼦(离⼦)组成，整个晶体可以看成是基元的周期性重复排列⽽构成。
7.格点(结点)答: 空间点阵中的点⼦代表着结构中相同的位置，称为结点。
8.固体物理学原胞答：固体物理学原胞是晶格中的最⼩重复单元，它反映了晶格的周期性。
取⼀结点为顶点，由此点向最近邻的三个结点作三个不共⾯的⽮量，以此三个⽮量为边作的平⾏六⾯体即固体物理学原胞。
固体物理学原胞的结点都处在顶⾓位置上，原胞内部及⾯上都没有结点，每个固体物理学原胞平均含有⼀个结点。
9.结晶学原胞答：使三个基⽮的⽅向尽可能的沿空间对称轴的⽅向，以这样三个基⽮为边作的平⾏六⾯体称为结晶学原胞，结晶学原胞反映了晶体的对称性，它的体积是固体物理学原胞体积的整数倍,V=n ，其中n 是结晶学原胞所包含的结点数, 是固体物理学原胞的体积。
10.布喇菲原胞答：使三个基⽮的⽅向尽可能的沿空间对称轴的⽅向，以这样三个基⽮为边作的平⾏六⾯体称为布喇菲原胞，结晶学原胞反映了晶体的对称性，它的体积是固体物理学原胞体积的整数倍,V=n ,其中n 是结晶学原胞所包含的结点数,是固体物理学原胞的体积11.维格纳-赛兹原胞(W-S 原胞)答：以某⼀阵点为原点，原点与其它阵点连线的中垂⾯(或中垂线) 将空间划分成各个区域。
固体物理期末复习题目及答案
第一章 晶体结构1、把等体积的硬球堆成下列结构，求球可能占据的最大体积和总体积之比。
（1）简立方 （2）体心立方 （3）面心立方（4）金刚石 解：（1）、简立方，晶胞内含有一个原子n=1，原子球半径为R ，立方晶格的顶点原子球相切，立方边长a=2R,体积为()32R ，所以 ()33344330.5262n R R K V R πππ⋅==== （2）、体心立方晶胞内含有2个原子n=2，原子球半径为R ，晶胞边长为a ，立方晶格的体对角线原子球相切，体对角线长为4个原子半径，所以43a R =3334423330.68843n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫⎪⎝⎭（3）、面心立方晶胞内含有4个原子n=4，晶胞的面对角线原子球相切，面对角线长度为4个原子半径，立方体边长为a,所以42a R =3334442330.74642n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫⎪⎝⎭(4)、金刚石在单位晶格中含有8个原子，碳原子最近邻长度2R 为体对角线14长，体对角线为83R a = 3334483330.341683n R R K V R πππ⋅⨯====⎛⎫⎪⎝⎭2、证明面心立方和体心立方互为倒格子。
09级微电子学专业《固体物理》期末考复习题目至诚 学院 信息工程 系 微电子学 专业 姓名： 陈长彬 学号： 2109918033、证明：倒格子原胞体积为()3*2cvvπ=，其中v c为正格子原胞的体积。
4、证明正格子晶面 与倒格矢正交。
5能写出任一晶列的密勒指数，也能反过来根据密勒指数画出晶列；能写出任一晶面的晶面指数，也能反过来根据晶面指数画出晶面。
见课件例题 以下作参考： 15.如图1.36所示，试求：（1） 晶列ED ，FD 和OF 的晶列指数；（2） 晶面AGK ,FGIH 和MNLK 的密勒指数； （3） 画出晶面（120），（131）。
密勒指数：以晶胞基矢定义的互质整数( )。
固体物理复习题(已解答)
1 简述Drude 模型的基本思想把金属中的电子看做气体，金属由可以自由运动的电子和固定不动的离子实两部分组成，这些可以自由运动的电子使金属导电的成分。
将自由电子看做带电的小硬球，它们的运动遵循牛顿第二定律。
应用独立自由电子气假设：在忽略电子-电子和电子-离子间电磁相互作用（内场）的情况下，它们在金属中运动或并发生碰撞。
2 简述Drude 模型的三个基本假设并解释 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：一给定的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 碰撞前后速度无关联碰撞后获得的速度方向随机 速率与碰撞后的温度相适应4 Drude 模型中对金属导电率的表达式为：mnq τσ2=5 在自由电子气模型中，由能量均分定理知在特定温度T 下电子的动能为： 1.5K B T6 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Cv= 1.5 nK B7 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 导热率 和 电导率 的比值为常数。
8 简述Drude 模型的不足之处？电子对比热的贡献与温度无关，被严重高估（210）对电子速度 2v 低估（210）误认磁化率与温度成反比，而实际无关 什么决定传到电子的数目？价电子？ 导体？绝缘体？半导体？他之所以解释 维德曼-弗兰兹 成功，是因为对比热的高估正好抵消对速度的低估 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。
11)(/)('+=-TK E E FD B F eE f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。
固体物理习题及答案汇总整理终极版
固体物理习题及答案汇总整理终极版11级第一次(作业)请充分利用网络、本校及外校图书馆的相关资料，同时联系相关专业的老师，调查关于固体物理的简史、发展趋势以及当代的热门前沿课题(针对自己感兴趣的某个方面)，形成一份报告，阐述自己的看法，要求2000字以上。
(已经在第一次课布置，11月1日前后上交) 11级固体物理第2次习题和思考题1.在结晶学中，我们课堂上讲的单胞，也叫元胞，或者叫结晶学原胞，也叫晶胞，试回忆一下晶胞是按晶体的什么特性选取的？答：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。
2.解释Bravais 点阵并画出氯化钠晶体的结点所构成的Bravais 点阵。
答：晶体的内部结构可以概括为由一些相同的结点构成的基元在空间有规则的作周期性的无限分布，这些结点构成点阵，如果基元只由一个结点构成，这种点阵称为Bravais 点阵。
氯化钠晶体的Bravais 点阵可参照书p8的图1-13，点阵的结点由钠离子和氯离子组成。
3.说明金刚石结构是复式点阵的原因。
答：金刚石结构可这样描述：面心立方的体心向顶角引8条对角线，在互不相邻的四条对角线中点，各有一个原子。
以金刚石为例，顶角和面心处的原子周围情况和对角线上的原子周围情况不相同，因而金刚石结构是复式晶格，可看作两套面心立方子晶格沿体对角线移开1/4体对角线长度而成。
Bravais 点阵包含两个原子。
4.体心立方点阵和面心立方点阵互为正、倒格子，试证明之。
答：面心立方的三个基矢为：+=+=+=)(2)(2)(2321i k a a k j a a j i a a其体积为43a ，根据倒格矢的定义得：-+==++-==+-==)(2)(2)(2)(2)(2)(2321213321132321321k j i a a a a a a b k j i a a a a a a b k j i a a a a a a bππππππ 可见，除了系数不同之外，方向正好是体心立方的晶格基矢。
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地震的成因与分布
◆地震常用基本概念；◆地震的类型与成因；◆近、远、浅、中、深源地震的划分。
◆震级和烈度的概念及二者间联系与区别？烈度都同哪些因素有关？
▽天然地震依成因分哪几种类型？构造地震的成因及主要动力来源。
◆全球地震主要分布；我国为什么地震多而强烈？哪些省份和地区地震相对频繁和强烈？ 地震波的走时方程
◆单层地壳模型,近地震波主要类型、传播路径、走时方程、走时曲线及相互间关系。
◆由近地震波可获得哪些地下结构的参数？绕射波及出现的距离同哪些参数有关? ▽地震波走时曲线主要有哪些用途？
◆球对称介质的概念及折射定律(证明远震射线为曲线)。
▽射线方程；走时方程；
◆本多夫（Benndorf ）定律——走时曲线斜率等于射线参数p 。
地球内部的速度分布与地震射线
▽射线的曲率。
◆不同的速度分布（0;0;0>=<dr dv dr dv dr dv ）与射线形状的关系。
◆高速层（间断面）、低速层（间断面）对地震射线的影响。
1.地幔折射波；
2.核面反射波；
3.地核穿透波与地核；
4.震中附近的反射波；
5.面波。
◆地球内部，地震波速度随深度变化的规律。
◆固体地球分哪些层、区？划分的大致深度及依据。
◆“M”和“G”界面各是哪两个层圈的分界面，属何性质?
◆什么叫“影区”？是何原因引起的？相应的走时曲线有何现象？
▽什么叫20o 间断面？大致对应的深度。
◆当r v dr dv /,,/>=<时，讨论相应的射线路径。
▽当地表曲率可以忽略时,射线方程为⎰-=M Z p v v dz t 022212 ；⎰-=∆M Z p v
pdz 0221 ◆证明在一个半径为R ，P 波速度为α的均匀球体内走时：2sin 2θα⋅=R T ◆绘出pSKP ，PcSPKP 的传播路径，“K ”表示何意？并说明1pkp 与2pkp 有何不同？ 利用地震波研究地球内部结构
▽地球内部地震波速度反演主要有哪几种方法?方法比较及关键问题。
◆面波的频散特性；◆瑞利面波与勒夫面波的概念与特点。
◆相速度与群速度的概念及关系。
◆地球自由振荡的概念、主要类型、应用及与地震波的关系。
▽地球介质Q 值的概念（表达式）及意义。
◆地震机制的概念；求波初动解主要采用什么资料及可得到哪些参数？。