確定晶格振動譜的實(shí)驗方法課件

第五節(jié)確定晶格振動譜的實(shí)驗方法本節(jié)主要內(nèi)容:3.5.1中子的非彈性散射3.5.2光的散射和X射線散射第五節(jié)本節(jié)主要內(nèi)容:3.5.1中子的非彈性散射3.3.5晶格振動譜的實(shí)驗方法實(shí)驗方法主要有中子的非彈性散射、光子散射。晶格振動的頻率

與波矢之間的關(guān)系稱為格波的色散關(guān)系，也稱為晶格振動譜。3.5晶格振動譜的實(shí)驗方法實(shí)驗方法主要有中子的非彈性散3.5.1光子散射1.光在散射3.5.1光子散射1.光在散射確定晶格振動譜的實(shí)驗方法ppt課件光折變效應(yīng)也是格波與光波相互作用的例子。光折變效應(yīng)是指光致折射率改變的效應(yīng)。光折變效應(yīng)也是格波與光波相互作用的例子。光折變效應(yīng)是指光致折散射過程滿足能量守恒和準(zhǔn)動量守恒。光子與晶體中聲子的相互作用光子與晶體的相互作用光子吸收或發(fā)射聲子非彈性散射格波與光波相互作用、相互交換能量的過程，可以理解為光子與聲子的碰撞過程，碰撞的結(jié)果，導(dǎo)致光子的散射。對于吸收聲子過程：對于發(fā)射聲子過程：散射過程滿足能量守恒光子與晶體中聲子的相互作用光子與晶體的相和

代表入射光的波矢和能量，和

代表出射光的波矢和能量?！?”表示吸收一個聲子“-”表示發(fā)射一個聲子當(dāng)入射光的頻率Ω和波矢k一定，在不同方向上（k’的方向上）測得散射光子的頻率Ω’，由Ω和Ω’算出聲子頻率ω，再由k和k’算出聲子波矢q,即可求出晶格振動頻譜。和代表入射光的波矢和能量，和代表出射光的波矢和能(1)布里淵散射：光子與長聲學(xué)波聲子的相互作用；(2)拉曼散射：光子與光學(xué)波聲子的相互作用；拉曼效應(yīng)（Raman效應(yīng)），也稱拉曼散射，光子的非彈性散射現(xiàn)象，1928年由印度物理學(xué)家錢德拉塞卡拉·拉曼發(fā)現(xiàn)，指光波在被散射后頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。當(dāng)光線從一個原子或分子散射出來時，絕大多數(shù)的光子，都是彈性散射的，這稱為瑞利散射。在瑞利散射下，散射出來的光子，跟射入時的光子，它的能量、頻率與波長是相同的。然而，有一小部份散射的光子（大約是一千萬個光子中會出現(xiàn)一個），散射后的頻率會產(chǎn)生變化，通常是低于射入時的光子頻率，原因是入射光子和介質(zhì)分子之間發(fā)生能量交換。這即是拉曼散射。(1)布里淵散射：光子與長聲學(xué)波聲子的相互作用；(2)拉曼散斯托克斯散射：散射頻率低于入射頻率的散射；反斯托克斯散射：散射頻率高于入射頻率的散射。斯托克斯散射：散射頻率低于入射頻率的散射；反斯托克斯散射：散(1)布里淵散射：光子與長聲學(xué)波聲子的相互作用；長聲學(xué)波聲子,q→0,q<<Ω測出一系列的θ，可以求出q,從而得到ω與q的關(guān)系曲線(1)布里淵散射：光子與長聲學(xué)波聲子的相互作用；長聲學(xué)波聲子(2)拉曼散射：光子與光學(xué)波聲子的相互作用；拉曼散射中所用的紅外光的波長在10-3-10-6m的范圍，與紅外光相互作用的格波的波長也應(yīng)該是同數(shù)量級的。因此，拉曼散射是光子與長光學(xué)波聲子的相互作用。這個波長范圍的格波是屬于長光學(xué)波。(2)拉曼散射：光子與光學(xué)波聲子的相互作用；拉曼散射中所用的確定晶格振動譜的實(shí)驗方法ppt課件確定晶格振動譜的實(shí)驗方法ppt課件2.X-射線散射X光光子能量---104eV聲子能量---102eV能量變化很少，不易測量。為了能測出更大波矢范圍內(nèi)的振動譜，就得采用更大波矢的光子X光的波長范圍為10-7-10-11m，可以用來測定相當(dāng)大波矢量范圍內(nèi)的振動譜。當(dāng)這時候，不滿足q→0，然而，中子散射的實(shí)驗方法能夠克服X光散射的這一困難。2.X-射線散射X光光子能量---104eV聲子能量---13.5.1中子的非彈性散射1.原理散射過程滿足能量守恒和準(zhǔn)動量守恒。中子與晶體中聲子的相互作用中子與晶體的相互作用中子吸收或發(fā)射聲子非彈性散射中子散射的特點(diǎn)只與原子核發(fā)生作用探測要求高3.5.1中子的非彈性散射1.原理散射過程滿足能量守恒和準(zhǔn)入射中子流：從晶體中出射的中子流：為中子質(zhì)量由能量守恒和準(zhǔn)動量守恒得：動量為能量為動量為能量為“+”表示吸收一個聲子“-”表示發(fā)射一個聲子入射中子流：從晶體中出射的中子流：為中子質(zhì)量由能量守恒和準(zhǔn)動Kh=0稱為正常散射過程Kh≠0稱為倒逆散射過程θθ可見，倒逆散射對應(yīng)較大的P和P’另外，P和P’的夾角，即散射角也較大Kh=0稱為正常散射過程Kh≠0稱為倒逆散射過程θθ可見，倒測出不同散射方向上的動量，固定入射中子流的動量，；中子源單色器準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器樣品分析器探測器2

中子譜儀結(jié)構(gòu)示意圖反應(yīng)堆中產(chǎn)生的慢中子流布拉格反射產(chǎn)生單色的動量為P的中子布拉格反射產(chǎn)生單色的動量為P’的中子2.儀器測出不同散射方向上的動量，固定入射中子流的動中子源單色器準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器樣品分析器探測器2

中子譜儀結(jié)構(gòu)示意圖反應(yīng)堆中產(chǎn)生的慢中子流布拉格反射產(chǎn)生單色的動量為P的中子布拉格反射產(chǎn)生單色的動量為P’的中子中子源單色器準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器樣品分析器探測器2中子譜儀結(jié)構(gòu)示意確定晶格振動譜的實(shí)驗方法ppt課件思考題：在拉曼散射中，光子會不會發(fā)生倒逆散射？思考題：小結(jié)：1、簡正振動2、聲子的概念和