固體物理基本概念

1、1固體物理總結(jié)固體物理總結(jié)緒論緒論1研究對(duì)象及內(nèi)容研究對(duì)象及內(nèi)容研究固體的結(jié)構(gòu)及其組成粒子間相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律以闡明固態(tài)物質(zhì)性能和用途的學(xué)科。2固體物理學(xué)發(fā)展的里程碑固體物理學(xué)發(fā)展的里程碑十八世紀(jì)：十八世紀(jì)：阿羽依（R.J.Hay?法）堅(jiān)實(shí)、相同、平行六面體的“基石”有規(guī)則重復(fù)堆積.十九世紀(jì)：十九世紀(jì)：布喇菲(A.Bravais?法)空間點(diǎn)陣學(xué)?晶體周期性.二十世紀(jì)初：二十世紀(jì)初：X射線衍射?揭示晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)量子理論?描述晶體內(nèi)部微觀粒

2、子運(yùn)動(dòng)過(guò)程近幾十年：近幾十年：固體物理學(xué)?凝聚態(tài)物理：無(wú)序、尺度、維度、關(guān)聯(lián)；晶體?凝聚態(tài)物質(zhì)?第一部分第一部分晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)1布喇菲點(diǎn)陣和初基矢量布喇菲點(diǎn)陣和初基矢量晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于原子排列的周期性質(zhì)。布喇菲點(diǎn)陣是平移操作所聯(lián)系的諸點(diǎn)的列陣。布喇菲點(diǎn)陣是晶體結(jié)構(gòu)周期性112233Rnanana???的數(shù)學(xué)抽象。點(diǎn)陣矢量，其中，，和均為整數(shù)，112233Rnanana???1n2n3n，和是不在同一平面內(nèi)的三個(gè)矢量，叫做布喇菲點(diǎn)陣的

3、初基矢量，1a2a3a簡(jiǎn)稱基矢。初基矢量所構(gòu)成的平行六面體是布喇菲點(diǎn)陣的最小重復(fù)單元。布喇菲點(diǎn)陣是一個(gè)無(wú)限的分立點(diǎn)的列陣，無(wú)論從這個(gè)列陣中的哪個(gè)點(diǎn)去觀察，周圍點(diǎn)的分布和排列方位都是完全相同的。對(duì)一個(gè)給定的布喇菲點(diǎn)陣，初級(jí)矢量可以有多種取法。3們把在傅里葉空間中規(guī)則排列著的點(diǎn)的列陣稱為倒易點(diǎn)陣倒易點(diǎn)陣是晶體結(jié)構(gòu)周期性在博里葉空間中的數(shù)學(xué)抽象如果把晶體點(diǎn)陣本身看作一個(gè)周期函數(shù)，我們可以說(shuō)，倒易點(diǎn)陣就是晶體點(diǎn)陣的傅里葉變換反倒易點(diǎn)陣就是晶體點(diǎn)

4、陣的傅里葉變換反之晶體點(diǎn)陣就是倒易點(diǎn)陣的傅里葉逆變換之晶體點(diǎn)陣就是倒易點(diǎn)陣的傅里葉逆變換倒易點(diǎn)陣的初基矢量(簡(jiǎn)稱倒易點(diǎn)陣基矢)定義為??2311232?????aabaaa??3121232?????aabaaa(2.1)??1231232?????aabaaa由此式定義的倒易點(diǎn)陣的每個(gè)初基矢量都與晶體點(diǎn)陣的兩個(gè)初基矢量正交：(2.2)022ijijijbaij???????????倒易點(diǎn)陣矢量定義為，其中、、均為整數(shù)很112233ll

5、l???Gbbb1l2l3l容易證明，由倒易點(diǎn)陣矢量由倒易點(diǎn)陣矢量G所聯(lián)系的諸點(diǎn)的列陣正是前面由傅里葉所聯(lián)系的諸點(diǎn)的列陣正是前面由傅里葉分析所定義的倒易點(diǎn)陣分析所定義的倒易點(diǎn)陣2倒易點(diǎn)陣矢量與晶面指數(shù)間的關(guān)系倒易點(diǎn)陣矢量與晶面指數(shù)間的關(guān)系對(duì)于晶體中面間躍為d的任何一組平行平面(hkl)，有一組倒易點(diǎn)陣矢量與之垂直，其中最短的就是以晶面指數(shù)為指數(shù)的倒易點(diǎn)陣矢量，(h、k、l是整數(shù))且面間距等于該倒易點(diǎn)陣矢量??123hklhkl???Gb