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03 晶格振动_XCH 固体物理* 03_06 确定晶格振动谱的实验方法 晶格振动的频率和波矢间的关系 —— 晶格振动的振动谱 晶格振动的振动谱测定方法 —— 中子非弹性散射 —— 光子与晶格的非弹性散射 —— X 射线散射 布里渊散射 拉曼散射 1 中子非弹性散射 入射晶体时中子的动量和能量 出射晶体后中子的动量和能量 能量守恒 能量守恒 动量守恒 倒格子矢量 声子的准动量 —— 中子能量 ~ 0.02~0.04 eV —— 声子能量 ~ 10 –2 eV 测得各个方位入射和散射中子的能量差 —— 确定声子的频率 —— 从反应堆出来的慢中子的能量与声子的能量接近 测定中子散射前后能量变化__给出声子能量信息 入射中子和散射中子方向的几何关系 —— 确定声子的波矢 —— 得到声子的振动谱 中子散射谱仪 2 光子与晶格的非弹性散射 入射光子 散射光子 满足 能量守恒 动量守恒 —— 入射光子受到声子散射__变成散射光子 同时在晶格中放出__或吸收一个声子 —— 固定入射光的频率和入射方向 测量不同方向散射光的频率__得到声子的振动谱 —— 入射光子受到声子散射 在晶格中放出一个声子或者吸收一个声子 1) 光子与长声学波声子相互作用 —— 布里渊散射 长声学波声子 光子的频率 如果光子与声子波矢大小近似相等 —— 可见光光子的波矢 ~105 cm-1 —— 散射前后入射光子与散射光子的波矢大小近似相等 长声学波声子的波矢 —— 不同角度方向测得散射光子的频率__得到声子频率 声子振动谱 散射光和入射光的频率位移 —— 布里渊散射 MgO —— 布里渊散射谱 2) 光子与光学波声子的相互作用 —— 拉曼散射 能量守恒 动量守恒 —— 拉曼散射限于光子与长光学波声子的相互作用 —— 可见光或红外光波矢很小 要求声子的波矢必须很小 —— 频率位移 CCl4 拉曼散射谱