2022-2023学年高二物理 晶格振动的应用举例 竞赛课件 (共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理 晶格振动的应用举例 竞赛课件 (共12张PPT)

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晶格振动的应用举例
晶格振动的应用举例
中子的非弹性散射
金属的热导率与电导率
离子晶体的红外光学性质
离子晶体的红外光学性质
离子晶体的特征之一:大多数离子晶体对可见光是透明的,但在远红外区域则有一特征吸收峰。
N个电子构成的系统,电子热容:
N个原子构成的系统,晶格热容:
低温金属的热容量=电子热容+晶格热容
§3.1 原子间的相互作用
§3.2 一维单原子晶格的振动
§3.3 一维双原子晶格的振动
§3.4 晶格振动的量子化及声子
§3.5 晶格的热容
§3.7 晶格振动的应用举例
§3.6 晶体的热传导
非简谐效应
在简谐近似下,格波间(即声子间)不存在相互作用,系统永远不会达到平衡,热阻为 (即热导率为0)。
所以解释热传导现象,必须考虑声子间的相互作用,即必须考虑非简谐效应。
第三章 晶体中的原子热振动:§3.6 晶体的热传导:热导率
热导率
固体的导热本领由热导率描述
若给定的样品两端温度不等,热流就会从高温端流向低温端。
能流密度Q正比于温度梯度:
第三章 晶体中的原子热振动:§3.6 晶体的热传导:热导率
晶格振动系统可以看作“声子气”系统,直接套用气体分子的热传导公式即可:
第三章 晶体中的原子热振动:§3.6 晶体的热传导:热导率
极低温区 低温区 高温区
CV
l
T3 T3 Const.
Const. Const. Const.
第三章 晶体中的原子热振动:§3.6 晶体的热传导:声子的散射机制
声子的散射机制
声子之间的散射
声子受晶体中点缺陷(杂质、空位)的散射
声子受样品边界的散射
声子之间的散射:
Gn=0:正常过程(N过程)
Gn≠0:倒逆过程(U过程)
第三章 晶体中的原子热振动:§3.6 晶体的热传导:声子的散射机制
q2
q1
q3
N过程
q1
q2
U过程
Gn
q1+q2
Gn=0:正常过程(N过程)
Gn≠0:倒逆过程(U过程)
对热阻无贡献!
对热阻有贡献!
q3

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