机械波图示法的改进

为了使学生易于了解和掌握波的概念和它的形成,利用掛图来配合讲授是完全必要的欢?在作图时最好不采用貭点的方法,因为它不能形象地、真实地反映出介貭的形变或体变,以及各部分的相互作用情况。因此,我們建議改用小貭元的方法来表示。由于弹性介貭是連續的,所以可用一系列的方块来表示介貭中的各个貭元。当然,方块愈小(宏观的),愈接近实际情况。但是,为了便于观察,方块不可过小,在一个波长內取17个方块即足够清楚地描繪出振动传播的过程,如图1(a)所示。     

黄方程与极化激元

如果晶体元胞含两个原子,其格波(具有波的形式的晶格振动模)除了三支声学波外,还有三支光学振动波.在长波极限下(即光学声子波长远大于晶格常数),元胞中两个粒子的光学振动方向相反,而元胞的质心则保持静止.在考虑极性晶体与红外光的相互作用以及电子与晶格的相互作用时,长波长光学振动具有特殊的重要性. 对于极性晶体,正负离子在光学振动时会伴随产生极化,由此产生的宏观电场反过来又影响晶格光学振动模的频率,造成了纵光学振动(振动方向与波传播方向平行)与横光学振动(振动方向垂直于波传播方向)频率的不同.30—40年代的深入研究表明,这种…     

浅谈简谐横波问题

简谐横波问题在高中物理教学中是个难点.困难在于已知波的传播方向,如何判定某一质点的振动方向;或已知某一质点的振动方向,如何判断波的传播方向.本文对此归纳出一种非常简单实用的方法.     

声波反射和折射中的一个問題

声波从第一媒貭垂直投射于第一媒貭和第二媒质的分界面时,一部分反射,另一部分透入第二媒质中(見下图)。当波在第二媒貭中传播至无限远处而沒有反射时,根据压強連續和速度連續的边界条件,可以推得声压透射系数为 p_2+/p_1+=2γ/γ+1。 (1)     

对高频声子的探测

晶体中的原子在其平衡点附近的摇晃会产生振动波,即声子．声子能在固体中传播声、热能和其他形式的能量,测量声子的性质可以提供有关晶体的结构以及原子间相互作用的各种信息．声子的性质一般是利用与光子的声一光相互作用来测定的．但当声波的波长小到只有原子间距的大小时,就很难利用声一光作用来探测声子了．因此,尽管有许多科学家都认为,在固体中已激发出了高频声子,但却无法用直接或间接的方法来精确地测定它们．     

同步辐射X射线衍射技术

 X射线跟我们眼睛感觉到的可见光一样都是电磁波,但X射线的波长要小得多.我们常说的X射线的波长在0.1埃至10埃之间。而物质的原子或分子的空间排列也在这个尺度范围中.每个原子或分子是一个对波的散射体,根据波的衍射原理,如果物质的原子或分子的空间排列有一定的周期性,则X射线会在物质中产生衍射现象.如果我们收集衍射信号并加予分析,就可以揭示晶体内的原子和分子的空间排列状况.X射线衍射技术正是这样一门科学技术,它在物理学、材料科学、化学、生物学等众多的领域中有着广泛的应用.     

固体的光散射讲座第三讲 晶格振动的喇曼散射

晶体的喇曼散射是研究晶体内部结构的一种简单而有效的成熟方法.它对研究材料的结构和结构相变以及各种特殊条件下的晶体状态有着重要的作用.本文先从晶体的对称性出发,讨论晶格振动的分类,并以k=0处的晶格振动为例,介绍晶格振动模的对称类的分类.然后简述晶体喇曼散射的机理以及对晶体喇曼谱的实验研究. 一、晶体的对称性 我们知道,分子具有一定的点对称性,即保持体系中一点位置不变,对体系施以转动、反射或反演等(点)对称操作,体系仍处于与操作前等效的状态.晶体不仅也具有这种点对称性,而且由于其中原子排列的周期性,晶体还具有平移对称…     

正入射时双轴晶体中偏振光出射点随晶体取向而变化的轨迹

单色光波正入射到任意取向的双轴晶体上的情况,求得了双轴晶体中偏振光的传播方向及相应入射分量的折反系数的计算公式,并得出了偏振光的振动方向恒在折射面内、两折射面恒正交的重要结论。最后就NaNO₂晶体的相应计算数据,画出晶体中偏振光出射点随晶体取向而变化的轨迹图及反射系数变化图予以讨论。这些结果为应用新的方法测量双轴晶体光学参量提供了可能性。 关键词：     

电子在固体中的运动

固体(本文指结晶体)的主要特性是其原子或分子的规则排列.不同晶体各种物理性质上的千差万别(例如有金属、半导体和绝缘体之分),都深刻地与电子在晶体中的能量状态及运动规律相联系着. 在晶体中,一个电子的运动是与数目众多的格点上的原子(或分子)以及数目更多的其它电子的运动相关联.物理学家们分析了各种实验和数据,颇费心思地将这种多体问题简化为单电子问题,建立了可信赖的单电子模型──能带论. 一、自由电子气模型1.电子公有化-自由电子气 以金属钠为例来说明这个模型.金属钠为体心立方结构.每个原子在闭壳层外有一个价电子.这个电子…     

晶体形成与生长的基本理論

一只有未观察过晶体生长的人,才不会被这美妙的現象所吸引。在适应的条件下,晶体能联結其周围介貭中的分子、原子或离子而生长。在相反的条件下,晶体会溶解。在某些条件下,它又可能自发地从母相中产生。这些現象与晶体的常态結构相联系。晶体是由分子、原子或离子組成,而且它們都位于晶     

如何分析与解答机械波问题

机械波是一种运动传播的过程，既非是波源，也不是传播介质，只是振动状态的传播，沿着波的传播方向，质点在各自的平衡位置附近。依次重复波源的振动，质点并没有随着波一起迁移．由于振动具有周期性，所以，某质点与它的振动在一个周期T(或几个T)所传到的质点运动状态完全相同，它们之间的距离即为一个波长λ(或几个λ)．     

二维复式晶格磁振子晶体的带隙结构

提出了一种复式晶格磁振子晶体的模型,该模型由两种铁磁材料散射体周期排列在另一种铁磁材料基底中构成.应用超原胞的思想拓展了平面波展开法,用于数值计算研究自旋波在复式晶格磁振子晶体中的本征性质本文数值计算了由两种大小不同的铁(Fe)-铁(Fe)圆柱体交替正方排列在氧化铕(EuO)基底材料中构成的二维复式晶格磁振子晶体的带结构,研究了带隙宽度随体积填充率的变化行为,并与同一铁(Fe)圆柱正方排列在氧化铕(EuO)基底材料中构成的简单晶格磁振子晶体的带隙结构随体积填充率的变化行为进行了比较.结果表明,利用复式晶格可以优化或调节自旋波带隙的宽度和频率位置.     

二维晶格中激波的传播和自由面反射的分子动力学数值研究

本文用分子动力学方法研究和计算了面心晶体中沿(1、0、0)面或休心晶体中沿(1、1、0)面上激波的传播和自由面反射现象。在所研完的范围内(u_p=10~75×10⁴cm/sec)粒子速度沿平均值的振动是不衰减的,激皮的传播速度和波后粒子速度的平均值呈线性关系。激波在自由面反射后,自由表面附近的粒子速度为活塞速度的二倍,这和宏观力学结果相同。此外,还出现最外层分子不断地以更高的速度被抛离的现象,这和宏观测量的微物质喷射现象亦类似。在稍后的阶段,还显示出内部粒子间被拉开的"微断裂"现象。     

用不变本征算符法求晶面吸附原子的振动模

晶体表面的扩散和缺陷对晶体振动模式的影响是表面物理学研究的一个重要和基本的课题.晶格振动的频率对应于系统的能带.由于晶格中原子的振动不是孤立的,并且晶格具有周期性,所以在晶体中形成格波.格波代表晶体中所有原子都参与的频率相同的振动,又常称为一种振动模.本文讨论在表面吸附位势系数β_0与晶体内部原子的周期位势系数β不同的情况下,晶体表面吸附一个质量为m_0(与晶格原子质量m不同)的原子以后晶格的振动模.采用不变本征算符方法,严格地导出此振动模为ω=((2β(1-coshα))/(hm))~(1/2),其中α=ln[-(mβ_0+m_0(-2β+β_0)+(β_0)~(1/2)((-4mm_0β+(m+m_0)~2β_0))~(1/2)/2m_0β].此结果表明,ω不但取决于吸附位势与吸附原子的质量,也与晶格原子的质量与内位势有关.     

准晶

一、什么是准晶及准晶的发现过去人们一直把固态物质划分为晶体(crystal)和无序体(amorphous)。晶体在短程和长程上都是有序的,突出的特点是组成晶体的原子或离子在空间排列的点阵具有周期性,即长程平移序。无序体具有短程有序,但在长程上无序,即它的点阵在空间长程范     

振动方向判断方法初探

在波动图象中,由波的传播方向判断波上各质点振动方向或由波上某质点振动方向确定波的传播方向,是学生学习中的一个难点,往往容易与振动图象中质点振动方向的判断混淆.     

相速度、群速度与超光速问题

相对论中指出了:真空中的光速c是信号传播的极限速度.然而.在一些力学、电磁学和光学书里,却常常看到相速度、群速度出现超光速的情况,这是否与相对论的理论相矛盾呢? 相速度、群速度都是用来描述波的传播的物理量.由于在实际情况中,无论是单色光源或者调谐锐度很高的无线电发射机,所发射的波总有一定的频率宽度,形成一个波列.因此,我们研究波的传播时,必须考察这一波列中所有单色波的合成波,它可以写作此频率区间 内所有各波的一个积分:由于ω=ω(K),ω0对应K0,△ω对应△K,将ω(K)在ω0附近展开:略去(2)式中的高次项,代入(1)式;由于A(K…     

旋光现象的菲涅耳解释

为了解释光在旋光物貭中偏振面旋转现象,菲涅耳首先提出一个极为一般的理论,假设在旋光物貭中右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的传播速度不同。对于右旋物貭来说,右旋圆偏振光的速度人,左旋圆偏振光的速度小,即V_R>V_L;而对于左旋物貭则相反。根据这一假设,解释旋光现象的叙述在一般的普通物理学教科书中都可以找到。但是由于这些书中的叙述都不够详尽细致,产生了一些疑问或错误的理解,例如有人把波传播的快慢与圆偏振光的     

半导体电子态理论简介(Ⅱ)

三、半导体表面 半导体表面研究的现象包括理想表面,表面的弛豫和重构,以及表面吸附等.理想表面是假设晶体断裂后,它的表面原子的排列和晶体内部相同.实际情况往往不是这样,由于在表面上原子所受的力与晶体内部不同,它的运动自由度又较大,因此往往会发生表面原子位移.如果这种位移不破坏晶体平行于表面的平移对称性,则称为弛豫;如果破坏了这种平移对称性,并形成一种新的平移对称性,则称为重构. 由于半导体表面的存在,晶体在表面方向上的平移对称性被破坏了,但仍保留平行方向的平移对称性.根据布洛赫原理,平行方向的波矢k　仍是一守恒理,但在…     

声子

前言 声子(phonon)是固体物理和近代声学中的一个重要基本概念.但一般固体物理、统计物理和声学的教科书或参考书中,对这一概念的介绍非常简单,甚至有一些不妥的说法,如认为“声子就是晶格振动中的简谐振子.”[1]为了使大家对声子有一个准确而完整的概念,本文拟就声子的引入、声子的性质进行较为详细的讨论.一、声子概念的引入 声子的概念首先是在研究晶格振动时引入的[2].晶格振动是晶体中诸原子(离子)集体在作微振动,其结果表现为晶格中的格波. 由量子力学可知,用经典力学的物理量来描述微观粒子,只能在一定的近似程度内做到.当作为粒子处…