固体特理学_黄尾筇三章晶格振动与朗热学陛质_20050406 §3.6确定晶格振动谱的实验方法 晶格振动的频率和波矢的关系 皛格振动的色散关系,称为晶格振动的振动谱。 利用中子非弹性散射、X射线散射和光子与晶格的非弹性散射实验来测定晶格振动的振动谱。 1.中子非弹性散射 入射晶体时中子的质量m、动量、能量E=P 出射晶体后中子的动量p、能量E=的 根据能量守恒定律: ±o(q)+:o(q Absorb a phonon 2M2M ho(g) Emit a Phonon 动量守恒:p-p=土h土加Gn 倒格子矢量:Gn=n1b1+n2b2+n2b2 声子的准动量:而 中子的能量(002004V)与声子的能量(-10eV)具有相同的数量级。实验只要测得各个 方位上入射中子和散射中子的能量差确定声子的频率,并根据入射中子和散射中子方向的几何 关系 确定声子的波矢,就可以确定声子的振动谱ω(q)~q。 从反应堆出来的慢中子的能量与声子的能量接近,因此可以比较容易地测定中子散射前后的能 量变化,从而直接准确地给出声子能量的信息。 2.光子与晶格的非弹性散射 频率和波矢为O,k的入射光子,受到声子散射后,变成频率和波矢为’,k'的散射光子,与此同 时在晶格中产生,或吸收一个频率和波矢为o(q),q的声子。光子与声子的作用过程满足 能量守恒:ho)-ho=±ho(q) ha(g Absorb a Phonon ho(g Emit a Phonon 动量守恒:M-M=±±加Gn REVISED TIME: 05-4 CREATED BY XCH固体物理学_黄昆_第三章 晶格振动与晶体的热学性质_20050406 §3.6 确定晶格振动谱的实验方法 晶格振动的频率和波矢的关系 —— 晶格振动的色散关系，称为晶格振动的振动谱。 利用中子非弹性散射、X 射线散射和光子与晶格的非弹性散射实验来测定晶格振动的振动谱。 1. 中子非弹性散射 入射晶体时中子的质量mn 、动量 p K 、能量 Mn p E 2 2 = 出射晶体后中子的动量 p' K 、能量 Mn p E 2 ' 2 = 根据能量守恒定律： ⎩ ⎨ ⎧ − + − = ± q Emit a Phonon q Absorb a Phonon q M p M p n n : ( ) : ( ) ( ) 2 2 ' 2 2 ω ω ω = = = 动量守恒： p p q Gn K = K = K K − '= ± ± —— 倒格子矢量：Gn n1b1 n2b2 n3b3 K K K K = + + —— 声子的准动量： q K = —— 中子的能量（0.02~0.04eV）与声子的能量（~10 -2eV）具有相同的数量级。实验只要测得各个 方位上入射中子和散射中子的能量差_____确定声子的频率，并根据入射中子和散射中子方向的几何 关系______确定声子的波矢，就可以确定声子的振动谱ω( ) q ~ q K K 。 —— 从反应堆出来的慢中子的能量与声子的能量接近，因此可以比较容易地测定中子散射前后的能 量变化，从而直接准确地给出声子能量的信息。 2. 光子与晶格的非弹性散射 频率和波矢为 , k 的入射光子，受到声子散射后，变成频率和波矢为 K ω ' , k' K ω 的散射光子，与此同 时在晶格中产生，或吸收一个频率和波矢为 q q K K ω( ), 的声子。光子与声子的作用过程满足： 能量守恒： ' (q) K =ω −=ω = ±=ω , : ( ) : ( ) q Absorb a Phonon q Emit a Phonon ω ω ⎧+ ⎨ ⎩− = = 动量守恒： q Gn k k K = K = K = K = '− = ± ± REVISED TIME: 05-4-9 - 1 - CREATED BY XCH