首页
扩展学习
课件演示
资源导航
 
 
第三章 晶格振动
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
当前位置:晶格振动和晶体的热学性质>>第六节晶格振动的模式密度 >>晶格模式密度定义

六节 晶格振动的模式密度

  3.6.1 晶格模式密度定义

    为了准确求出晶格热容以及它与温度的变化关系,必须用较精确的办法计算出晶格振动的模式密度(也叫频率分布函数)。原则上讲,只要知道了晶格振动谱 ω j ( q ) ,也就知道了各个振动模的频率,模式密度函数 g ( ω )也就确定了。但是,一般来说, ω q 之间的关系是复杂的,除非在一些特殊的情况下,得不到 g ( ω ) 的解析表达式,因而往往要用数值计算。

    图 3-6-1 给出了一个实际的晶体(钾)的模式同密度,时给出了德拜 近似下的模式密度进行比较,可以看出除 在低频极限以外,两个模式密度之间存在有一定的差别。这可以说明为什么德拜热容理论只是在极低温下才是严格正确的。因为在极低温下,只有那些低频振动模才对热容有贡献。

3-6-1  钾的模式密度与德拜近似模式密度的比较

    了解晶格振动模密度的意义不仅局限于晶格热容的量子理论。实际上,计算所有热力学函数时都要涉及到对各个晶格振动模的求和,这就需要知道模式密度函数。以后还会看到,在讨论晶体的某些电学性质、光学性质时,也要用到晶格振动模式密度函数。根据式( 3-5-12 ),我们可以定义:

    …………………………………………………………( 3-6-1 )

    Δn 表示在 ω ω+Δω 间隔内晶格振动模式的数目,如果在 q 空间中,根据 ω ( q )= 常数作出等频面,那么在等频面 ω ω+Δω 之间的振动模式的数目就是 Δn 。由于晶格振动模(格波)在 q 空间分布是均匀的,密度为 V/2π3(V为晶体体积 ),因此有:

    …………( 3-6-2 )

如图 3-6-2 所示,等频面间的体积可表示成对体积元 dsdq 在面上的积分:

    ………………………………………………………………( 3-6-3 )

 

    其中 dq 表示两等频率面间的垂直距离, ds 为面积元,显然

因为 表示沿法线方向频率的改变率。因此

 ………( 3-6-4 )

从而得到模式密度的一般表达式

 …………( 3-6-5 )

 

3-6-1  钾的模式密度与德拜近似模式密度的比较

 

   
共1页
第一页
   
版权所有:东北师范大学网络教育学院