西安电子科技大学：《固体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 晶格振动 §3-1 一维单原子晶格的振动

晶体的自由能函数:F(T,卩),根据P=-()x可以得到晶格的状态方程。 rF=-kThZ,Z=∑e--配分函数,对所有晶格的能级相加。 能级包含原子处于格点平衡位置时的平衡晶格能量U(V)和各格波的振动能∑(n+加

绝热近似条件:电子对离子运动的影响,可以通过引入一个均匀分布的负电荷所产生的常量势场 近似处理。这样就将电子的运动和离子的运动分开。 晶格具有周期性,晶格的振动具有波的形式一一格波

在前面的讨论中,我们都把组成晶体的原子看成是固定在平衡位置上不动,实际晶 体中的粒子并非如此,而是会在平衡位置附近作微小的振动。由于晶体内原子间存在着 相互作用,原子的振动就不是孤立的,而要以波的形式在晶体中传播,形成所谓格波

如果在晶体中存在温度梯度 w能流密度:0=-d一单位时间内通过单位面积的热能,其中为品体的热导系数。 不考虑电子对热传导的贡献,晶体中的热传导主要依靠声子来完成 当样品中存在温度梯度时,“声子气体”的密度分布是不均匀的。温度较高的区域将有产生较多的振 动模式和具有较大的振动幅度,即有较多的声子被激发,“声子”密度高。这些声子通过和晶体中其 它声子发生碰撞,使得温度较低的区域具有同样的“声子”密度

固体的定容热容:C=()-E固体的平均内能。 一一固体内能包括晶格振动的能量和电子热运动的能量

三维复式格子:晶体由N=N1N2N3个原胞构成,一个原胞中有n个原子。 n个原子的质量分别是:m1,m2,m3…m 第l个原胞的位置:R()=la1+l2a2+l3 原胞中各原子的位置

一. 简谐近似的不足 二. 非简谐下的解 三. 绝缘体的热导率 四. 晶格状态方程和热膨胀

一. 经典理论的困难 二. 爱因斯坦模型（Einstein 1907年） 三. 德拜模型（Debye 1912年） 四. 实际晶体的热容

西安电子科技大学：《固体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 晶格振动 §3-4 晶体的比热