材料现代分析方法课件1分析.ppt

面向 世纪材料科学与工程高等教育改革试用教材 所院校材料科学与工程公共专业课系列共建教材;;;;第一篇 总论;第一章 电磁辐射与材料结构第一节电磁辐射与物质波;光的粒子性：斯托列托夫实验（1872年，莫斯科大学）;光电效应表明电磁辐射具有粒子性。;;光电理论;密立根实验(1916年)：;二 电磁波谱;电磁波谱;三 物质波;德布罗意假说的正确性证实;;第二节 材料结构基础(一);一 原子能态极其表征;;;;;;类氢原子的能级结构;主量子数 n; 由En=-Z2R/n2可知：;核外电子主能级;角量子数 l;磁量子数 m;;n, l, m共同表征电子的轨道运动，而s, ms表征电子的自旋运动;M;;2 原子能态与原子量子数;量子理论将偶合过程分为J-J偶合与L-S偶合两种方式;L-S偶合适用于中轻元素(Z40）;原子的能级可用符号nMLJ表示，称为光谱项;塞曼分裂;;解读氦原子的一个光谱项23P2,1,0;3 原子基态，激发，电离及能级跃迁; ;;二 分子运动与能态;;双原子分子能级结构示意图;2 分子轨道与电子能级;;*?轨道与?轨道;分子的电子能级图;3 分子的振动与振动能级;*折合质量μ:;分子振动与弹簧谐振子相比，不同之处在于其振动能量是量子化的。;(2)多原子分子的振动;H;三 原子的磁矩和原子核磁矩; 式1-14的经典电动力学推导：;; μs的大小由自旋量子数s决定： μs=-(ge?e/?)Ps=-ge?s(s+1)·?e (1-21);单电子原子的总磁矩μj与总角动量Pj的关系为：;;;赛曼分裂：;2 原子核自旋与核磁矩;显然，I=0时PI=0，原子核无自旋现象；只有在I?0时原子核才有自旋现象。;PI在外磁场中的分量大小PIz由核自旋磁 量子数mI决定：;式1-34中：gI叫核自旋运动g因子，数值由实验测定。;当mI=I时，μIz的值最大，常以此值表示核磁矩的大小。一般文献中所列的核磁矩μ均为此值(并以βΙ为单位)，即：;四 固体的能带结构;能带的形成示意图（一般晶体的能带宽度ΔEg约为几个到十几个eV）：;2 能带结构的基本类型及相关概念;? (5) 能带中所有能级都被电子填满则称为 满带。;满带;绝对零度时，金属中电子占据的最高能级称为费米能级，其能量称为费米能EF。