[ 答案 ] 按照爱因斯坦的定义,爱因斯坦模型的格波的频率大约为 1013Hz,属于光学支范围,但光学支格波在低温时对热容的贡献非常小,低温下对热容贡献大的主要是长声学波,也就是说爱因斯坦没有考虑声学波对热容的贡献是这种偏差的根源。 |
[ 答案 ] 合理。从声子能量方面来说,光学波声子的能量很大,它对应振幅很大的格波的振动,这种振动只有温度高时才能得到激发,故在甚低温下,晶体中不存在光学波。 |
[ 答案 ] 在甚低温下,不仅光学波得不到激发,而且声子能量较大的短声学波也不能被激发,只有声子能量较小的长声学波得到激发,即弹性波。而德拜模型恰只考虑了弹性波、对热容的贡献,因此,在甚低温下,德拜模型能与实验事实相符。 |
[ 答案 ] 根据平均声子数公式 来判断。结论是在温度一定的情况下,一个光学波的声子数少于一个声学波的声子数目。 |
[ 答案 ] 对同一振动模式,温度高时的声子数目多于温度低时声子数目。 |
[答案] , ,其中 。 |
[答案] 。 |
[ 提示 ] 根据频率分布函数公式 。对于 情况,有 。这里 时, q 为虚值,表明这样的波在晶体中被阻尼,即晶体中不允许存在这样的振动模式,故 f ( ω )=0。 |
[ 提示 ] 德拜模型把晶体当作弹性介质来处理,弹性介质的振动模就是弹性力学中熟悉的弹性波,对于一定的波数矢量 q ,有一个纵波和两个独立的横波,它们的色散关系形式相同为 和 ,根据模式密度定义式 可求解。对于纵波有 ,对于横波有 ,则总的模式密度为 ,其中: 。德拜模型认为存在德拜截止频 ,且 。可以得到 ,从而可以证明 。 |
[答案]对于一维情况 , , 其中 , 可得 对于二维情况 , ,其中 , 可得 对于三维情况 , ,其中 , 可得 |
[ 答案 ] ( 1 )原子间弹性恢复力常数为 一维简单晶格的色散关系为: ,代入 β 表达式,即可得到 ; |
( 2 ) ,其中 。 |
( 3 )根据 ,从而晶格热容为: 。 |
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