固體物理期末3套試題
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3．聲子是格波的能量量子，其能量為?w，動量為?q。 二．問答題（共30分，每題6分） 1.晶體有哪幾種結合類型？簡述晶體結合的一般性質。 答：離子晶體，共價晶體，金屬晶體，分子晶體及氫鍵晶體。 晶體中兩個粒子之間的相互作用力或相互作用勢與兩個粒子的距離之間遵從相同的定性規(guī)律。 2. 晶體的結合能, 晶體的內能, 原子間的相互作用勢能有何區(qū)別? 答：自由粒子結合成晶體過程中釋放出的能量，或者把晶體拆散成一個個自由粒子所需要的能量稱為晶體的結合能；原子的動能與原子間的相互作用勢能之和為晶體的內能；在0K時，原子還存在零點振動能，但它與原子間的相互作用勢能的絕對值相比小很多，所以，在0K時原子間的相互作用勢能的絕對值近似等于晶體的結合能。
3.什么是熱缺陷？簡述肖特基缺陷和弗侖克爾缺陷的特點。
答：在點缺陷中，有一類點缺陷，其產生和平衡濃度都與溫度有關，這一類點缺陷稱為熱缺陷，熱缺陷總是在不斷地產生和復合，在一定地溫度下熱缺陷具有一定地平衡濃度。肖特基缺陷是晶體內部格點上的原子（或離子）通過接力運動到表面格點的位置后在晶體內留下空位；弗侖克爾缺陷是格點上的原子移到格點的間隙位置形成間隙原子，同時在原來的格點位置留下空位，二者成對出現(xiàn)。
4.簡述空穴的概念及其性質.
答：對于狀態(tài)K空著的近滿帶，其總電流就如同一個具有正電荷e的粒子，以空狀態(tài)K的電子速度所產生的，這個空的狀態(tài)稱為空穴；空穴具有正有效質量，位于滿帶頂附近，空穴是準粒子。
5.根據量子理論簡述電子對比熱的貢獻，寫出表達式，并說明為什么在高溫時可以不考慮電子對比熱的貢獻在低溫時必須考慮？
答：在量子理論中，大多數電子的能量遠遠低于費米能量EF ，由于受到泡利不相容原理的限制，不能參與熱激發(fā)，只有在EF附近約~KBT范圍內電子參與熱激發(fā)，對金屬的比熱有貢獻。CVe=gT
在高溫時CVe相對CVl 來說很小可忽略不計；在低溫時，晶格振動的比熱按溫度三次方趨近于零，而電子的比熱與溫度一次方正比，隨溫度下降變化緩慢，此時電子的比熱可以和晶格振動的比熱相比較，不能忽略。
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2、體心立方密集的致密度是 C ? ? 。
A. 0.76 ?B. 0.74 ? C. 0.68 ?D. 0.62
3、描述晶體宏觀對稱性的基本對稱元素有 A ? ? 。
A. 8個 ? ?B. 48個 ? ?C.230個 ? ?D.320個
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6、晶格振動的能量量子稱為 ?C ? ?
A. 極化子 ?B. 激子 ?C. 聲子 ?D. 光子
7、由N個原胞組成的簡單晶體，不考慮能帶交疊，則每個s能帶可容納的電子數為 ?C ? ? 。 A. N/2 ?B. N ?C. 2N ?D. 4N
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9、某種晶體的費米能決定于
A. 晶體的體積 ?B. 晶體中的總電子數 ? C. 晶體中的電子濃度 ?D. 晶體的形狀
10、電子有效質量的實驗研究方法是 C ? ? 。 A. X射線衍射 ?B. 中子非彈性散射 ?C. 回旋共振 ?D. 霍耳效應
二、簡答題（共20分，每小題5分）
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即波矢空間中一個波矢點對應的體積, 是倒格空間中一個倒格點對應的體積的1/N. 由于N是晶體的原胞數目，數目巨大，所以一個波矢點對應的體積與一個倒格點對應的體積相比是極其微小的。 也就是說，波矢點在倒格空間看是極其稠密的。因此, 在波矢空間內作求和處理時，可把波矢空間內的狀態(tài)點看成是準連續(xù)的。
2、簡述處理固體比熱的德拜模型的基本出發(fā)點和主要結論。
目的:考核對晶格熱容量子理論的掌握。
答案：德拜把晶格當作彈性介質來處理，晶格振動采取格波的形式，它們的頻率值是不完全相同的而頻率有一個分布。同時，他假設頻率大于某一個頻率
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二、簡答題（共20分，每小題5分）
2、在甚低溫下, 德拜模型為什么與實驗相符?
在甚低溫下, 不僅光學波得不到激發(fā), 而且聲子能量較大的短聲學格波也未被激發(fā), 得到激發(fā)的只是聲子能量較小的長聲學格波. 長聲學格波即彈性波. 德拜模型只考慮彈性波對熱容的貢獻. 因此, 在甚低溫下, 德拜模型與事實相符, 自然與實驗相符.
3、解釋導帶、滿帶、價帶和帶隙
對于導體：電子的最高填充能帶為不滿帶，稱該被部分填充的最高能帶為導帶，在電場中具有被部分填充的能帶結構的晶體具有導電性。
對于絕緣體、半導體：稱電子占據了一個能帶中所有狀態(tài)的允帶為滿帶；沒有任何電子占據（填充）的能帶，稱為空帶；最下面的一個空帶稱為導帶；導帶以下的第一個滿帶，或者最上面的一個滿帶稱為價帶；兩個能帶之間，不允許存在的能級寬度，稱為帶隙。
4、金屬自由電子論與經典理論對金屬熱電子發(fā)射的功函數的微觀解釋有何不同，為什么？
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