рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Решение со знаком плюс

Решение со знаком плюс - раздел Физика, Колебания кристаллической решетки Решение Со Знаком Плюс. В Точке K = 0: (40) На Границе Зоны Бриллюэна: (41) Г...

Решение со знаком плюс. В точке k = 0: (40) На границе зоны Бриллюэна: (41) Групповая скорость этой ветви ∂щ/∂ k равна нулю как на границе зоны Бриллюэна, так и при k = 0. Эта ветвь целиком лежит выше акустической ветви: ее минимальная частота больше максимальной частоты акустических колебаний. Таким образом, в цепочке могут распространяться волны в частотами от 0 до и от до. Интервал частот является запрещенной зоной : волн с такими частотами не существует.

Относительная ширина этого интервала тем больше, чем больше отношение масс M2/M1. Чтобы понять, что представляют собой длинноволновые колебания этой ветви, найдем отношение амплитуд колебаний B/A при k = 0 с помощью (36): (42) Мы видим, что атомы в каждой ячейке движутся в противофазе, то сближаясь, то удаляясь друг от друга, причем одновременно во всех ячейках (если k = 0). Амплитуда движения легкого атома больше амплитуды тяжелого в M2/M1 раз, т. е. центр тяжести ячейки остается на месте.

Рис. 3.3. Амплитуды атомов цепочки в случае длинноволновых оптических колебаний. Если атомы заряжены, то при колебаниях такого типа каждая ячейка представляет собой переменный дипольный момент. Дипольные моменты взаимодействуют с электромагнитным полем, и колебания легко возбуждаются электромагнитными волнами соответствующих частот.

В связи с этим, вся ветвь колебаний называется оптической. При длинноволновых акустических колебаниях атомы ячейки движутся в фазе и никакого дипольного момента не возникает. Поэтому акустические колебания с электромагнитным полем взаимодействуют слабо. Энергия длинноволнового оптического фонона имеет тот же порядок величины, что и энергия фонона акустического колебания с максимальной частотой, которую мы оценили в 0,05 эВ. Энергии оптических фононов большинства полупроводниковых кристаллов лежат в диапазоне 0,03ч 0,1 эВ. Посмотрим теперь, как колеблются атомы, когда длина волны минимальна, т. е. когда волновой вектор лежит на границе зоны Бриллюэна.

В случае акустических колебаний щ2 = 2г/M2, коэффициент при B во втором уравнении системы (25) обращается в ноль, откуда следует что A = 0. В случае оптических колебаний щ2 = 2г/M1, и из первого уравнения (25) следует что B = 0. Таким образом, при k = р/a в случае акустических волн колеблются тяжелые атомы, а легкие неподвижны, в случае оптических, наоборот: колеблются легкие, тяжелые стоят на месте.

Обобщим теперь полученные результаты. Нетрудно показать, что если примитивная ячейка одномерной цепочки содержит l атомов, то спектр колебаний состоит из l ветвей, одна из которых акустическая, а остальные – оптические. Мы рассматривали бесконечную цепочку, не накладывая никаких ограничений на длины волн упругих колебаний. В результате, мы пришли к выводу, что в цепочке могут распространяться колебания с любыми волновыми векторами, лежащими в первой зоне Бриллюэна. (Было показано, что из-за дискретности цепочки волновые вектора, отличающиеся на произвольный вектор обратной решетки, описывают одни и те же колебания.

Поэтому можно брать волновой вектор из любой зоны Бриллюэна. Естественней всего описывать колебание наименьшим волновым вектором, т.е. вектором из первой зоны Бриллюна.) Чтобы иметь дело не с непрерывным, а с дискретным набором волновых векторов, можно потребовать, чтобы отклонение атомов от равновесия было периодической функцией: u(xn) = u(xn+L). Иными словами — поставить граничные условия Борна-Кармана.

Период L должен быть кратен постоянной решетки цепочки. Условиям Борна-Кармана удовлетворяют только гармонические колебания с разрешенными волновыми векторами kn = 2р n/L. Нетрудно подсчитать, что в зоне Бриллюэна размещается L/a разрешенных волновых векторов, т. е. ровно столько, сколько примитивных ячеек укладывается на длине L. (Волновым векторам –р/a и р/a соответствует одно и то же колебание и поэтому считаем эти два значения за одно). Мы уже упоминали выше об этом свойстве зоны Бриллюэна.

Так как колебание однозначно определяется волновым вектором и ветвью, то различных колебаний столько, сколько атомов содержит цепочка. Это общее свойство линейных колебательных систем: количество независимых колебаний (нормальных мод) равно числу степеней свободы системы. Глава 4.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Колебания кристаллической решетки

При повышенных температурах и при температурах следующих к абсолютному нулю значения теплоемкости оказались зависимы от температуры, чего… Лишь использование квантовой теории смогло объяснить эту зависимость.Для… Также рассмотрим процессы рассеивания с участием акустических и оптических фононов. Глава 1. Колебания кристаллической…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Решение со знаком плюс

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Одномерная цепочка с одним атомом в ячейке
Одномерная цепочка с одним атомом в ячейке. Рассмотрим одномерную периодическую цепочку атомов – одномерный кристалл с одним атомом в элементарной ячейке. Пусть период этой цепочки равен a.

Одномерная цепочка с двумя атомами в примитивной ячейке
Одномерная цепочка с двумя атомами в примитивной ячейке. Исследуем теперь колебания цепочки, элементарная ячейка которой состоит из двух атомов с разными массами: M1 и M2, для определенности положи

Трехмерный кристалл
Трехмерный кристалл. Мы рассмотрели колебания в одномерной цепочке. Подобным образом могут быть описаны и колебания решетки трехмерного кристалла. Предположим, что примитивная ячейка кристал

Акустическая и оптическая ветки колебаний
Акустическая и оптическая ветки колебаний. Итак, для каждого волнового вектора k, согласно уравнения (30) существуют две частоты щ, удовлетворяющие дисперсионному уравнению. Точнее, есть две

Решение со знаком минус
Решение со знаком минус. В точке k = 0: (34). На границе зоны Бриллюэна: (35) При ka<< 1 (длинные волны): (36) Или другими словами: (37) Мы видим, что в длинноволновом пределе закон дисперсии

Энергия колебаний и теплоемкость кристаллической решетки
Энергия колебаний и теплоемкость кристаллической решетки. Энергию колебаний и теплоемкость решетки будем рассчитывать для единичного объема кристалла, т. е. положим нормировочный объем равным едини

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги