晶體熱容的量子理論.ppt

03_08 晶體熱容的量子理論,固體的定容熱容, 固體的平均內(nèi)能,固體內(nèi)能 晶格振動(dòng)的能量和電子熱運(yùn)動(dòng)的能量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果 低溫下金屬的熱容, 溫度不是太低的情況_忽略電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn), 電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn), 晶格振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn),1 晶格振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn) 經(jīng)典理論,一個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)平均能量,N個(gè)原子_總的平均能量,摩爾固體熱容, 杜隆 珀替定律, 在低溫時(shí)熱容量隨溫度迅速趨于零 !, 能量均分定理, 一個(gè)頻率為j的振動(dòng)模對(duì)熱容的貢獻(xiàn),頻率為j的振動(dòng)模由一系列量子能級(jí) 組成, 子體系,子體系處于量子態(tài) 的概率,2 晶格振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn) 量子理論,子體系處于量子態(tài) 的概率,一個(gè)振動(dòng)模的平均能量,j 振動(dòng)模的平均能量, 與晶格振動(dòng)頻率和溫度有關(guān),一個(gè)振動(dòng)模對(duì)熱容貢獻(xiàn),一個(gè)振動(dòng)模的平均能量,高溫極限,一個(gè)振動(dòng)模對(duì)熱容貢獻(xiàn), 與杜隆 珀替定律相符, 忽略不計(jì), 忽略不計(jì),低溫極限, 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,一個(gè)振動(dòng)模對(duì)熱容貢獻(xiàn), 晶體中有3N個(gè)振動(dòng)模_總的能量,晶體總的熱容,3 愛因斯坦模型,N個(gè)原子構(gòu)成的晶體 所有原子的振動(dòng)頻率 0,熱容,總能量,愛因斯坦溫度,E值選取 較大溫度變化范圍理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合, 大多數(shù)固體, 愛因斯坦熱容函數(shù),金剛石,理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,溫度較高時(shí),晶體熱容, 與杜隆 珀替定律相符,晶體熱容,溫度較高時(shí),溫度非常低時(shí), 按溫度的指數(shù)形式降低,晶體熱容, 按溫度的指數(shù)形式降低, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果,愛因斯坦模型 忽略了各格波的頻率差別,晶體熱容,4 德拜模型, 1912年德拜提出以連續(xù)介質(zhì)的彈性波來(lái)代表格波 將布喇菲晶格看作是各向同性的連續(xù)介質(zhì), 有1個(gè)縱波和2個(gè)獨(dú)立的橫波,不同q的縱波和橫波 構(gòu)成晶格的全部振動(dòng)模,不同頻率的振動(dòng)模 能量不同,色散關(guān)系,三維晶格_態(tài)密度 V 為晶體體積, 波矢的取值在q空間形成了均勻分布的點(diǎn)子, q是準(zhǔn)連續(xù)變化的,狀態(tài)數(shù)目,球?qū)?頻率在 之間振動(dòng)模式的數(shù)目, 近似連續(xù)取值, 振動(dòng)頻率分布函數(shù) 或振動(dòng)模的態(tài)密度函數(shù),一個(gè)振動(dòng)模的熱容,一個(gè)振動(dòng)模的熱容,晶體總的熱容, 振動(dòng)頻率分布函數(shù) 和m的計(jì)算,之間_縱波數(shù)目,之間_格波數(shù)目,之間_橫波數(shù)目,之間的振動(dòng)方式的數(shù)目,頻率分布函數(shù),格波總的數(shù)目,頻率在 間_格波數(shù)目,晶體總熱容,頻率分布函數(shù),德拜溫度,總的熱容,令,高溫極限, 與杜隆珀替定律一致,德拜熱容函數(shù),晶體總的熱容,低溫極限, T3成正比, 德拜定律,晶體熱容