济南大学-固体物理黄昆课件-第二.pptVIP

特点：NaCl 结构的布拉伐格子是 fcc 格子 基元 = Na+ + Cl- (相距半个晶格常数) 有一晶体，平衡时体积为V0，原子间相互作用势能为U0，如果相距为 r 的两原子相互作用势为： 证明:（1）体积弹性模量为 （2）求出体心立方结构惰性分子晶体的体积弹性模量 5.若把互作用势能中排斥项 改用波恩-梅叶表示式 , 并认为在平衡时，它们对互作用势能具有相同的贡献，请求出 之间的关系 若一晶体的相互作用能表示为：试求 （1）平衡间距r0 （2）结合能W(单个原子) （3）体弹性模量K （4）若取m=2,n=10,r0=3A,W=4eV 求：α，β值 自旋只是一种物理性质，就好像质量、速度一样，但它不是自转的意思，自旋的说法不过是借用一个比喻. 宇宙间所有已知的粒子可以分成两组： ①组成宇宙中的物质的自旋为1／2的粒子； ②物质粒子之间引起力的自旋为0、1和2的粒子, 粒子的自旋真正告诉我们:从不同的方向看粒子是什么样子的! 一个自旋为0的粒子像一个圆点:从任何方向看都一样！ 自旋为1的粒子像一个箭头：从不同方向看是不同的 。只有把当它转过完全的一圈（360°）时，这粒子才显得是一样； 自旋为2的粒子像个双头的箭头：只要转过半圈（180°），看起来便是一样的了。 类似地，更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后，看起来便是一样的。，但有些粒子转过一圈后，仍然显得不同， 你必须使其转两整圈！这样的粒子具有1／2的自旋。 自旋有两种，一种与电子的轨道平行，一种与电子的轨道相反;物质粒子服从所谓的泡利不相容原理! 原子中不可能有两个或两个以上的电子处于同一量子态! 泡利不相容原理 : 对于完全确定的量子态来说，每一量子态中不可能 存在多于一个的粒子! 在量子力学中，微观粒子的运动状态称为量子态。一般情况下，哈密顿算符 不显含时间t，量子态用定态薛定谔方程 解出的波函数??来描写，其中? 表示一组量子数，其数目等于粒子的自由度； 是粒子的能量，它往往取离散值. 泡利不相容原理 一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述，即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，这就是泡利不相容原理 。根据这个规则，如果两个电子处于同一轨道，那么，这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说，每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。 H2分子中电子云的等密度线图 三、金属键和金属晶体 1· 举例：Ⅰ、Ⅱ和过渡族元素 2· 特点： ①基本特点： 原子实和电子云之间的库仑相互作用 Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ 金属性结合示意图 价电子不再束缚在原子上，在整个晶体中运动，原子实(正离子)浸泡在自由电子的海洋中！ 电子的“共有化 ” ② 结合力本质： 使整个金属结合在一起！ 晶体平衡：排斥作用与库仑吸引作用相抵！ 排斥作用两个来源: ◎金属键是一种体积效应，原子排列得越紧密，库仑 能就越低，结合也就越稳定； ◎原子实相互接近,电子云显著重叠 → 强烈排斥作用 ③结构要求: 对晶格中原子排列的具体形式无特殊要求 - 体积效应； 排列的愈紧密，Coulomb能愈低 — 取最紧密排列结构 面心立方结构 六角密积结构 体心立方结构 CN=12 CN=8 ④性能： 高的导电性 导热性 金属光泽 共有化电子可以在整个晶体内自由运动 很大的范性（可经受相当大的范性变形） — 晶体内部形成原子排列的不规则性相联系! ∴金属材料易于机械加工！ 四、分子键（范德瓦耳斯键）和分子晶体 1·举例： a)满壳层结构的惰性气体He, Ne, Ar, Kr, Xe — 无极性(原子正负电荷重心重合) b)价电子已用于形成共价键的具有稳定电子结构的分子 — NH3, SO2, HCl → 在低温下形成分子晶体有极性 (正负电荷重心不重合) 2·比较： 离子晶体: 原子变成正、负离子（私有化） 共价晶体: 价电子形成共价键结构（共有化） 金属晶体: 价电子转变为共有化电子（公有化） 价电子状态在结合成晶体时都发生了根本性变化! 分子晶体：产生于原来具有稳固电子结构的原子或分 子之间，电子结构基本保持不变! 3· 分子晶体作用结合力 静电力 — 极性分子间 诱导力 — 极性分子间 色散力 — 范德瓦耳斯力（非极性分子间的瞬时 偶极矩相互作用） 4· 基本特点 普遍存在；结合单元是分子； 无方向性和饱和性—熔点