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1、固体物理教案第一页，讲稿共十八页哦绪论研究对象：研究对象：固体的结构及其组成粒子（原子、离子、分子、电子等）之间相互作用与运动规律，以阐明其性能和用途。固体物理是固体材料和器件的基础学科，是新材料、新器件的生长点生长点。第二页，讲稿共十八页哦注意事项n记好笔记；n掌握固体物理的基本概念、思维方法和学习方法；针对某一特殊过程，抓住主要矛盾，突出主要因素，建立模型。例如：晶体周期性；金属电子公有化单电子近似 能带论。3.作好作业。第三页，讲稿共十八页哦第一章 晶体结构 11 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。例如，云
2、母的解理性；第四页，讲稿共十八页哦4.自范性和晶面角守恒 自范性：晶体能自发地形成封闭的几 何多面形。晶面角守恒定律：同一品种的晶体，任 两个对应晶面的夹角不变。5.最小自由能和稳定性。6.有固定的熔点。第五页，讲稿共十八页哦NaCl晶体的若干外形第六页，讲稿共十八页哦12 晶体的微观结构周期性又称平移对称性，晶体的根本特征（主要矛盾）。n空间点阵（布拉菲格子）空间点阵（布拉菲格子）基元基元组成晶体的最小结构单元。把基元抽象成为一点，则晶体抽象成为空间点阵。晶体结构基元基元空间点阵第七页，讲稿共十八页哦第八页，讲稿共十八页哦布拉菲格子布拉菲格子：把空间点阵用三组不共面的 平行线连起来，形成的空
3、间网格。此时，又把阵点称为格点格点。布拉菲格子（布拉菲格子（B B格子）空间点阵格子）空间点阵说说 明明n基元中A、B可以是不同的原子，或相同的原子，但周围“环境”不同。1.每个基元用一个格点来表示。此格点选在基元的什么地方、代表几个原子并未限制。第九页，讲稿共十八页哦3.每个基元内所含的原子数晶体中原子的种类数。4.布拉菲格子（B格子）的基本特征：各格点的情况（基元内涵和周围“环境”）完全相同。5.晶体结构的一种描述：带基元的B格子。另一种描述：单式格子：晶体由一种原子组成。一个基元仅有一个原子，即一个原子由一个格点表示。第十页，讲稿共十八页哦复式格子：晶体由几种原子组成，但各种 原子在晶体
4、中的排列方式都是 相同的（均为B格子的排列），可以说每一种原子都形成一套 布拉菲子格子，整个晶体可以 看成是若干排列完全相同的子 格子套构而成。复式格子晶体结构复式格子晶体结构复式格子复式格子B B格子格子第十一页，讲稿共十八页哦例：晶体结构 A B 一种描述：基元 B格子另一种描述：A子格子 B子格子第十二页，讲稿共十八页哦二、元胞1.初基元胞和基矢 初基元胞初基元胞：B格子中的最小重复区域。每个初级元胞只包含一个格点。基矢基矢：在B格子中任取一个格点为原点，初级元胞的三个棱边为三个矢量a1、a2、a3,其模分别为该方向的最小周 期长度，这三个矢量a1、a2、a3称为 基矢基矢。第十三页，讲
5、稿共十八页哦基矢选定之后，B格子中的任一格点的位矢 Rn=n1a1+n2a2+n3a3 Rn称为格矢，是B格子的数学表示。第十四页，讲稿共十八页哦说明：说明：1.基矢的选法并不唯一确定，（初基元胞内仅含一个格点）。第十五页，讲稿共十八页哦2.威格纳赛兹元胞（WS元胞，对称元胞）作法：（1）任选一格点为原点；（2）将原点与各级近邻的格点连线，得 到几组格矢；（3）作这几组格矢的中垂面，这些中垂 面绕原点围成的最小区域称WS 元胞。（请看模型、动画GT010）第十六页，讲稿共十八页哦引入WS元胞的原因优点优点：（1）WS元胞本身保持了B格子的对称性；（2）该取法今后要用到。缺点缺点：（1）WS元胞的体积等计算不方便；（2）平移对称性反而不直观。第十七页，讲稿共十八页哦3.惯用元胞和轴矢惯用元胞惯用元胞：体积是初基元胞的几倍，能明 显地反映晶格的周期性，又能 明显地反映晶格的对称性。轴矢轴矢：惯用元胞的三个不共面的棱边，分 别用a、b、c表示。第十八页，讲稿共十八页哦