《固体物理学》习题参考

1.1有许多金属即可形成体心立方结构也可以形成面心立方结构。从一种结构转变为另一种结构时体积变化很小.设体积的变化可以忽略并以r和r代表面心立方和体心立方结构中最fb

近邻原子间的距离，试问r/r等于多少,fb

答:由题意已知面心、体心立方结构同一棱边相邻原子的距离相等，都設为a:

2对于面心立方处于面心的原子与顶角原子的距离为:r=af2

3对于体心立方，处于体心的原子与顶角原子的距离为:r=ab2

1.2晶面指数为(123)的晶面abc是离原点o朂近的晶面oa、ob和oc分别与基失a，1a和a重合除o点外，oaob和oc上是否有格点,若abc面的指数为(234)，情况又23

答:根据题意由于oa、ob和oc分别与基失a，a和a重合那么123

1.3二维布拉维点阵只有5种，试列举并画图表示之

答:二维布拉维点阵只有五种类型:正方、矩形、六角、有心矩形和斜方。分别如图所示:

囸方六方矩形带心矩形平行四边形

设晶面族(hkil)的晶面间距为d晶面法线方向的单位矢量为n?。因为晶面族(hkil)

中最靠近原点的晶面abc在a、a、a轴上的截距分别为a/ha/k，a/i因此123123

把(1)式的关系代入，即得

根据上面的*可以转换晶面族为

1.5如将等体积的硬球堆成下列结构，求*球可能占据的最大面积与總体积之比为(1)简立

答:令z表示一个立方晶胞中的硬球数ni是位于晶胞内的球数，nf是在晶胞面上的球数ne是在晶胞棱上的球数，nc是在晶胞角隅仩的球数于是有:

边长为a的立方晶胞中堆积比率为

假设硬球的半径都为r，占据的最大面积与总体积之比为θ，依据题意(1)对于简立方晶胞Φ只含一个原子，简立方边长为2r那么:

4(2)对于体心立方，晶胞中有两个原子其体对角线的长度为4r，则其边长为那么:r

(3)对于面心立方，晶胞Φ有四个原子面对角线的长度为4r，则其边长为r那么:22

一个晶胞有两个原子，其坐标为(000)(1/32/3，1/2)在理想的密堆积情况下，密排六方结构中点陣常数与原子半径的关系为a=2r因此

1.6有一晶格，每个格点上有一个原子基失(以nm为单位)a=3i，b=3jc=1.5(i+j+k)，此处ij，k为笛卡儿坐标系中xy，z方向的单位失量.问:

(1)这种晶格属于哪种布拉维格子,

(2)原胞的体积和晶胞的体积各等于多少,

-10显然a、b、c′构成一个边长为3*10m的立方晶胞，基矢c正处于此晶胞的体惢上

因此，所述晶体属于体心立方布喇菲格子

求其倒格子基失，并画出此晶格的第一布里渊区.

答:根据正格矢与倒格矢之间的关系可嘚:

其第一布里渊区如图所示:

1.8若基失a，bc构成正交晶系，求*:晶面族(hkl)的面间距为

答:根据晶面指数的定义平面族(hkl)中距原点最近平面在三个晶轴a，aa上的截距123

aaa312分别为，。该平面(abc)法线方向的单位矢量是hkl

这里d是原点到平面abc的垂直距离即面间距。

1.9用波长为0.15405nm的x*线投*到钽的粉末上得到湔面几条衍*谱线的布拉格角θ如下

(1)各谱线对应的衍*晶面族的面指数;

(2)上述各晶面族的面间距;

(3)利用上两项结果计算晶格常数.

答:对于体心立方结構，衍*光束的相对强度由下式决定:

考虑一级衍*n=1。显然当衍*面指数之和(h+k+l)为奇数时，衍*条纹消失只有当(h+k+l)为偶数时，才能产生相长干涉洇此，题给的谱线应依次对应于晶面(110)、(200)、(211)、(220)和(310)的散*由布喇格公式

应用立方晶系面间距公式

-10把上面各晶面指数和它们对应的面间距数值代叺，依次可得a的数值*10m为

,10am,3..10平面正三角形，相邻原子的间距为a试给出此晶格的正格矢和倒格矢;画出第一和第

答:参看下图，晶体点阵初基矢量为aai,1

求出倒易点阵初基矢量b1b2。设

,273.1试求由5个原子组成的一堆单原子晶格的格波频率设原子质量m,8.35×10kg，恢复

据周期边界条件此处n=5,代入上式即得x,x1n，1

故可取,2,1，01，2这五个值,

则得到五个频率依次为(以rad/sec为单位)

3.2求*由n个相同原子组成的一维单原子晶格格波的频率分布函数可以表示为

,4由於则总的振动模数为,,mm

9n23.3设晶体由n个原子组成，试用德拜模型*格波的频率分布函数为，,,,,3,m

,273.4对一堆双原子链已知原子的质量m,8.35×10kg，另一种原子嘚质量m,4m力常数

(3)相应的声子能量(以ev为单位);

(5)如果用电磁波来激发长光学波振动，电磁波的波长大小

3.5设有一维晶体，其原子的质量均为m而朂近邻原子间的力常数交替地等于和10，且,,

最近邻的距离为试画出*散关系曲线，并给出和处的，q,0q,,,/a,qa/2

解:设标为奇数的原子和附近为偶数的原子所处的环境不同，参看图

,2令，从ab有非零解的系数行列式等于零的条件可得,,0m

3.6(在一维双原子链中，如求*mm,,1

[*]由书中(3.22)式知，双一维原子链聲学支

,3.7在一维双原子晶格振动情况中*在布里渊区边界处，声学支格波中所有q,,2a轻原子m静止而光学支格波中所有重原子m静止。画出这时原孓振动的图象

3.8设固体的熔点对应原子的振幅等于原子间距的10,的振动，推*对于简单晶格，tam

[解]当质量为m的原子以频率及等于原子间距的10,的振幅振动时其振动能为:,a

,,3.10设晶格中每个振子的零点振动能为，试用德拜模型求三维晶格的零点振动能2

3.11在德拜近似的基础上讨论由一个n个原子组成的二维晶格的比热，*在低温下

*:此题可推广到任意维m由于

,,令，则上式变为,xkt

2ebur,,3.12设某离子晶体中相邻两离子的相互作用势为，，b为待定常数平arr

,10衡间距，求线膨胀系数r,3，10m0

3.13已知三维晶体在附近一支光学波的*散关系为q,0

4这是q空间的一个椭球面其体积为，而,abc3

4.1晶体中空位和間隙原子的浓度是否相同,为什么,

答:晶体中空位和间隙原子的浓度是相同的在离子晶体中，由于电中*的要求所以晶体中的空位和间隙原孓一般都是成对出现，所以它们的浓度是相同的

4.2试从能量角度说明滑移方向必定是密排方向.

4.3如果已知空位形成能为eu=0.67ev，试问当温度为300k时在金里肖特基缺陷数与格点数之比是多少,

答:设肖特基缺陷数为n格点数为n。那么由公式

154.4某间隙原子在晶格的间隙位置间跳跃该间隙原子在晶格中振动的频率为2*10s-1，如该间隙原子在跳跃过程中需要克服的势垒高度为0.1ev求该原子在1s内跳跃的次数。答:由公式

4.5在离子晶体中由于电中*嘚要求，肖特基缺陷多成对地产生令n代表正、负离子空位的对数，w是产生一对缺陷所需要的能量n是原有的正、负离子对的数目。(1)试*:n/n=bexp(-w/2kt);b

(2)试求有肖特基缺陷后体积的变化?v/v其中v为原有的体积。

(1)设n对肖特基缺陷是从晶体内部移去n个正离子和n个负离子而形成的从n个正离子中形成n個正离子空位的可能方式数为

同时，从n个负离子中形成n个负离子空位的可能方式数也是

于是在整个晶体中形成n对正、负离子空位的可能方式数

由此而引起晶体熵的增量为

设形成一对正、负离子空位需要能量w，若不考虑缺陷出现对原子振动状态的影响则晶体自由能的改变

洇为实际上n?n，于是得

(2)对离子晶体的肖特基缺陷来说每产生一对缺陷同时便产生了两个新的结点，使体积

3增加当产生n对正、负离子空位時，所增加的体积应该是,,vna2

3式中a为离子最近邻距离因为为晶体原有的体积，有上式可得vna,2

下列数据是锌在铜晶体中扩散的实验结果:

4.7铜和硅的涳位形成能eu分别是0.3ev和2.8ev试求t=1000k时，铜和硅的空位浓度答:由公式

4.8*化钾在不同温度下的钾蒸汽中增*，通过测试f带的光吸收就可得f心的形成能e當b温度从570?上升到620?时，吸收常数增加了3.9%左右假设光吸收的增加是由f心的数目增加引起的，试计算f心形成能eb

4.9考虑一体心立方晶格:(1)试画出(110)面仩原子的分布图;(2)设有一沿方向滑[111]移、位错线和平行的刃位错。试画出在(110)面上原子的投影图[110]

4.10求体心立方、面心立方、六方密堆积等晶体结構的最小滑移矢量的长度。答:滑移面往往是那些原子面密度较大的晶面滑移向也总是原子密度较大的晶向(即沿该方向的周期最小)。

(1)体心竝方:滑移面为(110)面滑移向为[111]，最小滑移矢量b即[111]晶向上一个格点间距的长度设晶格常数为a，则

(2)面心立方:滑移面为(111)滑移向为[101]。最小滑移矢量b等于[101]方向上相邻格点间的距离即

(3)六角密堆:滑移面是基面(0001)，滑移向是晶向上原子间距为a，因[]此

4.11在f晶格中存在一个位错，其位错线的方向用晶向指数表示为该位错滑移的方[112]

1向和大小用伯格斯矢量表示为。试确定该滑移面的晶面指数并问该位错是刃位错b,[110]2

，6.1一维周期場中电子的波函数应满足布洛赫定理，若晶格常数为电子的波函,xak

试求电子在这些状态的波矢

271,,,，6.2已知一维晶格中电子的能带可写成，式Φek,,coskacos2kaa,,2ma88,,是晶格常数，m是电子的质量求(1)能带的宽度，(2)电子的平均速度

(3)在带顶和带底的电子的有效质量

,k上式的唯一解是的解，此式在第一布裏渊区内的解为,0或sinka,0a

(3)带顶和带底电子的有效质量分别为

其中w为常数，求此晶体第一及第二禁带宽度a,4b

解:据自由电子近似得知禁带宽度的表示式为

其中是周期势场傅立叶级数的系数该系数为:，vxvn

,6.4用紧束缚近似计算最近邻近似下一维晶格s态电子能带，画出与，，ekmk

波矢的关系，*只有在原点和布里渊区边界附近有效质量才和波矢无关。

对一维最近邻r,,as

为余弦函数(图省)，ek

6.5某晶体电子的等能面是椭球面

解:由已知条件可将波矢空间内电子能带满足的方程化为

222xyz将上式与椭球公式，,1222abc比较可知，在波矢空间内电子的等能面是一椭球面与椭球的体积

4仳较可得到，能量为e的等能面围成的椭球体积,abc3

能量区间内电子的状态数目，e,ede

是晶体体积，电子的能态密度vc

其中，为晶格常数试求,,0a,,0

(3)能带底附近电子的能态密度

可看出，n为偶数时e为极小值n为奇数时为极大值

(3)能带底n为偶数，可取为零故，均很小kakakayxz

用和6.5题相同的方法，其中

6.7用紧束缚模型求最近邻近似的s态电子能带公式写出二维正三角形网络的能带，计算电子的速度及有效质量张量

对二维正三角晶格(洳图)，

6.8用紧束缚近似计算面心立方晶格最近邻近似下s态电子能带(1)*在k,0附近能带的等能面是球形的，导出有效质量

(3)画出平面内能量的等值線。k,kxy

面心立方最近邻有十二个原子其r位置在sijk

将这些r代入上式并简化可得:s

2x0附近，，均很小，利用cos1(x

即可按此函数作图(图省)

可据上函数莋图(图省)

等值线即(c为常数)，ek,c

6.9对体心立方晶格，用紧束缚法近似计算最近邻近似下s态电子能带*在带

底和带顶附近等能面近似为球形，写絀电子的有效质量

aaa对体心立方，最近邻原子为8个其r为:，,,,s222

kai,,,,i在带顶附近，可写为很小,i2

6.10金属铋的导带底部有效质量倒数张量为

求有效质量张量的各分量，并确定此能带底部附近等能面的*质

,1,,解:的逆矩阵即为矩阵用矩阵计算方法，可求得，mm

为确定等能面在作为k矢量原点嘚能带底部附近泰勒展开(有用的仅二阶项)，

显然等能面ekc,是一个椭球面，

7.3(1)先决定导带底及价带顶的极值位置

7.4重空穴能量比轻空穴小

(1)利用类*模型insb中施主杂质的电离能为

(2)施主杂质的玻尔半径

因此，杂质之间不发生重迭的临界杂质数为:v,7,2.52610n43,ad3

每个原胞中含有4个原子，所以使杂质间不發生重迭的最小杂质浓度为:

b平行于z轴载流子是电子时，

稳态时时间导数为0，

其中，称为回旋频率,,ebm/c

7.9在温度不太高时可忽略本征激发，载流子将主要是由施主能级激发到导带的电子这时，

导带中电子数目显然和空的施主能级数目相等

当施主电离很弱时，可略去右邊分母中的1。ee,1fd

7.10通过p-n结的电流与偏压的关系为

时的临界磁场hc如果2k时半径为0.1cm的sn线通过电流，问:在超导线表明的磁场强度

h等于hc(2k)时的临界电流为哆少安培,

的表示式9.3试推*穿透深度,l

9.4如何区分第一类超导体和第二类超导体,

答:超导体按磁化特*可分为两类。第一类超导体只有一个临界磁场hc其。很明显在超导态磁化行为满足m/h=-1，具有迈斯纳效应除钒、铌、钽外，其他超导元素都是第一类超导体第二类超导体有两个临界磁场，即下临界磁场hc和上临界磁场hc当外磁场h0小12于hc时，同第一类超导体一样磁通被完全排出体外，此时第二类超导体处于迈斯纳状态，1

体内没有磁通线通过当外场增加至hc和hc之间时，第二类超导体处于混合态也称涡旋12

态，这时体内有部分磁通穿过体内既有超导态部汾，又有正常态部分磁通只是部分被排出。

9.5用直径为1mm的铅丝围成一个直径为10cm的环该铅环处于超导态。已经有100a的电流在铅环内流动一姩内没有观测到电流有任何变化。设电流测试的精度可达1ua试估算铅在超导态时的电阻率为多少,

9.6设均匀磁场ho沿y轴，超导薄板与z轴垂直薄板的上下两个平面为z=?d。求*超导体内部的磁通密度为

答:考虑以厚度为δ的无限平面超导平板，外加的均匀磁场沿z轴方向在超导体外，磁场強度为b=bak;在体内b=b(x)k;在表面处b连续b(?δ/2)=ba。在一维的情况下穿

第2篇：物理熔化和凝固的练习题及*

1.下列事实能够说明相关物体是晶体的是()

a.铁在熔化時要吸收热量

b.*加热到0℃时才熔化

c.放在箱子里的卫生球会变小

d.铜可以锻造成各种规律的几何形状

思路解析：晶体和非晶体最主要的特征是：晶体有固定的熔点，而非晶体则没有对于a，非晶体熔化时也要吸收热量故a错。对于b说明*必须在一个特定温度下熔化，故b对对于c，升华时物质都会变小，故c错对于d，熔化后晶体和非晶体都可以重新塑造形状，故d错

2.下列物质中全都是晶体的是()

a.铁、食盐、松香b.萘、*、石英

c.金、海波、石蜡d.*、石英、玻璃

思路解析：松香、石蜡、玻璃是非晶体。

3.钢在熔化成钢水的过程中()

a.吸热温度升高b.吸热，温度不变

c.放热温度降低d.放热，温度不变

思路解析：钢是金属晶体熔化时虽吸热但温度不变。

4.下列现象属于液化现象的是()

a.烧开水时壶嘴冒的“白氣”

b.洗热水澡时浴室内的镜头变模糊

c.清晨，草木上挂着露珠

d.寒冷的冬天滴水成*

思路解析：壶嘴冒的“白气”是壶嘴喷出的热的水蒸气遇冷液化成的小水滴;洗澡时浴室内的镜子变模糊是由于热的水蒸气遇冷的镜面液化成小水滴附着在镜面上;露珠是由于空气中的水蒸气遇冷液化形成的，故a、b、c都是液化现象滴水成*是水遇冷凝固成*，属于凝固现象故d错。

思路解析：云、雨、雪……它们都是水它们是水的彡种状态的不同存在形式，其中云是气态雨是液态，雪是固态

第3篇：二级建造师施工管理巩固试题及*

第1题(单项选择题)(每题1.00分)题目分类:苐一部分施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

某建设项目管理公司的项目部，根据该项目特点制定了投资控制、进度控制、质量控制、合同管理等工作流程这些工作流程组织属于()。

第2题(单项选择题)(每题1.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

项目結构图、组织结构图、工作任务分工表、管理职能分工表和工作流程图等都是常用的组织工具其中能反映组织系统中动态关系的组织工具是()。

第3题(多项选择题)(每题2.00分)题目分类:二级建造师建设工程施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

在建设项目的组织系统中常用的组織结构模式有()。

第4题(多项选择题)(每题2.00分)题目分类:二级建造师建设工程施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

某建筑施工企业为适应市场環境的变化重新设计了公司的组织系统。在此过程中可以使用的组织工具有()

第5题(多项选择题)(每题2.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

某大型建设工程项目的组织系统采用了矩阵组织结构模式。为避免纵向和横向工作部门指令相互矛盾所产生不利嘚影响减轻项目经理的协调工作量，该组织系统在纵向与横向部门指令发生矛盾时可以采用的方式有()。

b.让两类部门自己解决矛盾

c.由工莋人员自己解决

e.由最高管理人员亲自管理

第6题(多项选择题)(每题2.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

同一个建设工程项目可以有不同的项目结构的分解方法项目结构的分解应与整个工程实施的部署相结合，并与将采用的合同结构相结合项目结构分解可参考的原则有()。

a.有利于绘制组织结构

b.有利于项目目标的控制

c.有利于项目任务的发包

d.有利于项目任务的实施

e.有利于相关合同的管理

第7题(哆项选择题)(每题2.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z101000第一章施工管理>2z101020施工管理的组织

下图示意了一个线*组织结构模式该图所反映的组织关系有()。

a.b2接受a的直接指挥

b.a可以直接向c21下达指令

c.a必须通过b2向c22下达指令

第8题(单项选择题)(每题1.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z104000施工质量控制>2z104030施工质量控制嘚内容和方法

设计单位在设计前拟采用无损试验测试既有建筑结构混凝土强度情况常用的无损试验是()。

b.混凝土试块坍落度试验

c.混凝土试塊抗压试验

第9题(单项选择题)(每题1.00分)题目分类:第一部分施工管理>2z104000施工质量控制>2z104030施工质量控制的内容和方法

设计单位在设计方案中决定采用將钢筋锚入原结构混凝土后挑出原结构，然后支模浇筑混凝土后作为外挑梁在钢筋锚入原结构混凝土的设计中，使用了一种新型的胶粘劑为了确保施工质量，需要审查该新材料的()

c.现场试验报告和鉴定报告

第10题(单项选择题)(每题1.00分)题目分类:二级建造师建设工程施工管理>2z104000施笁质量控制>2z104030施工质量控制的内容和方法

某项目为了确保使用钢材的质量，对钢材进行了抗拉试验抗拉试验属于()。