2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶格热容

这是一份2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶格热容，共14页。PPT课件主要包含了晶格振动的平均能量，平均声子数，略去零振动能，平均能量，由gω，⇒计算晶格比热，爱因斯坦模型，晶体的平均能量，爱因斯坦温度，高温下等内容，欢迎下载使用。

晶格热容
热力学中，固体定容热容：
根据经典理论，每一个自由度的平均能量是kBT，kBT/2为平均动能，kBT/2为平均势能，若固体有N个原子，总平均能量：
取N=1摩尔原子数,摩尔热容是：
热容与材料的性质和温度无关。 —— Dulng-Petit’s law
低温时与实际不符合。表明低温下，能量均分的经典理论不再适用，需利用晶格振动的量子理论分析。
晶格振动的能量是量子化的，在温度T下，频率为ω的振动能量为:
模式密度 g(ω) 满足：
假设：晶体中所有原子以相同的频率ωE振动。
与Dulng-Petit’s law相符合。
爱因斯坦模型实质上忽略了格波的频率差别
声子：晶格振动中格波的能量量子
根据量子理论，振子的能量是量子化的，本征值为
◇格波在晶体中传播受到散射→声子与晶体中的原子的碰撞；◇电子波在晶体中的散射→电子与声子的碰撞。
◇频率与波矢间的色散关系—晶格振动的振动谱。◇光子或中子入射到晶体中时，可以和晶格交换能量，引起声子的产生或湮灭—非弹性散射。◇非弹性X射线散射、非弹性中子散射、可见光的非弹性散射。