中科院物理所面试葵花宝典物理所面试准备 (修复的).pdfVIP

物理所面试问题准备 1.固体中的能带是怎样形成的？ 孤立原子的外层电子可能取的能量状态（能级）完全相同，但当原子彼此靠近时，外层电子就不 再仅受原来所属原子的作用，还要受到其他原子的作用，这使电子的能量发生微小变化。原子结合成 晶体时，原子最外层的价电子受束缚最弱，它同时受到原来所属原子和其他原子的共同作用，已很难 区分究竟属于哪个原子，实际上是被晶体中所有原子所共有，称为共有化。原子间距减小时，孤立原 子的每个能级将演化成由密集能级组成的准连续能带。共有化程度越高的电子，其相应能带也越宽。 孤立原子的每个能级都有一个能带与之相应，所有这些能带称为允许带。相邻两允许带间的空隙代表 晶体所不能占有的能量状态，称为禁带。若晶体由N 个原子（或原胞）组成，则每个能带包括N 个能 级，其中每个能级可被两个自旋相反的电子所占有，故每个能带最多可容纳 2N 个电子（见泡利不相 容原理）。价电子所填充的能带称为价带。比价带中所有量子态均被电子占满，则称为满带。满带中的 电子不能参与宏观导电过程。无任何电子占据的能带称为空带。未被电子占满的能带称为未满带。例 如一价金属有一个价电子，N 个原子构成晶体时，价带中的2N 个量子态只有一半被占据，另一半空着。 未满带中的电子能参与导电过程，故称为导带。 2. 比热反映了什么，它的微观本质是什么？ 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。 在不同的温度下，物质的比热容都会有所不同，主要是因为分子的压力有所不同。根据分子运动 论，当温度增加，分子震动得较快；当温度减少，分子则震动得较慢。此原理亦可指，在不同的压力 和相态下，物质的比热容亦有不同。 以温差为例，假如在夏天较热的天气下煮水，会比冬天较冷的天气下更快沸腾，因为温度较高。 以压强为例，在地球水平线上，大气压强为101.325 千帕斯卡，假如在这里煮水，水将于 100 摄 氏度沸腾。但在海拔约8.8 公里的珠穆朗玛峰上，大气压强只有若3.2 千帕斯卡，假如在这里煮水，水 将于69 摄氏度沸腾。 以相态为例，液态水的比热容是4200 ，而冰（水的固态）的比热容则是2060 。 固体的比热容随温度升高而增加,在低温时增加较快,在高温时增加较慢。 3.固体物理中的三种量子统计？ 描述古典系统用：麦克斯韦-玻尔兹曼统计 描述含费米子的量子系统用：费米-狄拉克统计 描述含玻色子的量子系统用：玻色-爱因斯坦统计 这三种统计的不同之处在于： 在古典物理中，粒子被视为能被区分出来的不同个体。 在量子物理中，两个费米子不能处于同一个物理态。 在量子物理中，要区分玻色子只能从不同的物理态入手，位处同一态的玻色子没有分别。因此， 在物理态一的光子甲及在物理态二的光子乙，跟态一的光子甲及在态二的光子乙没有分别。但在古典 1 物理中它们会是两个不同的系统，而在量子物理只算作一个。故玻色子表现得像它们都喜欢在同一状 态似的。 玻色子（英语：boson ）是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。玻色子不遵守泡利不相 容原理，在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。具有自旋量子数为整数的基本粒子。不遵守泡利不相 容原理，即一个量子态可以被任意多个粒子所占据。 自旋为半整数（1/2，3/2… ）的粒子统称为费米子，服从费米-狄拉克统计。费米子满足泡利不相 容原理，即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。 轻子，核子和超子的自旋都是1/2，因而 都是费米子。自旋为 3/2，5/2，7/2 等的共振粒子也是费米子。根据标准理论，其他有质量的非基本 粒子，都有费米组成，例如中子、质子都是由三种夸克组成，自旋为1/2。奇数个核子组成的原子核。 因为中子、质子都是费米子，故奇数个核子组成的原子核自旋是半整数。 4. 电子单缝实验及其物理内涵？ 电子单缝衍射实验的发现证实了L.V.德布罗意提出的电子具有波动性的设想，构成了量子力学的实 验基础。电子衍射实验由戴维孙和革末首先完成。实验结果表明： (1) 散射电子束在某些方向上特别强；这种现象类似于x 射线被单晶衍射的情形，从而显示了电子 束的波动特性。 (2) 在某一角度 θ 下改变加速电压 U 以实现对电子波长的改变。实验测出的曲线反映出确实存在 着电子的布喇格衍射，从而定量地证实了德布罗意所预言的实物粒子的波动性果真存在。 5.什么