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大学固体物理论文
大学固体物理论文
固体物理论文
题目固体物理的发展与前景
姓名李...
学号20102942..
专业年级物理
指导教师陈..
的贡献是反映了宏观测量中的,如磁导率,中子非弹性散射中的自旋波产生。
固体物理中还有不少常见问题是和个别原子有关的,例如杂质引起的各种问题。
三、固体物理学中的晶体结构
(1)晶体
在固体物理中,晶体结构的研究占据了很重要的地位。
下面先对晶体作些介绍。
晶体是各向异性的均匀物体。
生长良好的晶体,外观上往往呈现某种对称性。
从微观来看,组成晶体的原子在空间呈周期重复排列。
即以晶体中的原子或其集合为基点,在空间中三个不共面的方向上,各按一定的点阵周期,不断重复出现。
如从重复出现的每个基元中各取某一相当点,则这些点合在一起形成一个空间点阵的一部分。
确切地说,点阵是一组按连接其中任何两点的矢量进行平移后而能复原的点的重复排列。
金刚石
石墨
钻石
晶体的解理性
当晶体受到敲打、剪切、撞击等外界作用时,可有沿某一个或几个具有确定方位的晶面劈裂开来的性质。
如固体云母很容易沿自然层状结构平行的方向劈为薄片,晶体的这一性质称为解离性,这些劈裂面则称为解理面。
自然界的晶体显露于外表的往往就是一些解理面。
晶体的各向异性
晶体的物理性质随观测方向而变化的现象称为各向异性。
晶体的很多性质表现为各向异性,如压电性质、光学性质、磁学性质及热学性质等。
例如:
石墨的电导率,当我们沿晶体不同方向测其电导率时,得到方向不同而石墨的电导率数值也不同的结果。
晶体的对称性
晶体的宏观性质一般说来是各向异性的,但并不排斥晶体在某几个特定的方向可以是异向同性的。
晶体的宏观性质在不同方向上有规律重复出现的现象称为晶体的对称性。
晶体的对称性反映在晶体的几何外形和物理性质两个方面。
实验表明,晶体的许多物理性质都与其几何外形的对称性相关。
晶体结构
晶体结构即晶体的微观结构,是指晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况。
从微观来看,组成晶体的原子在空间呈周期重复排列。
即以晶体中的原子或其集合为基点,在空间中三个不共面的方向上,各按一定的点阵周期,不断重复出现。
如从重复出现的每个基元中各取某一相当点,则这些点合在一起形成一个空间点阵的一部分。
确切地说,点阵是一组按连接其中任何两点的矢量进行平移后而能复原的点的重复排列。
空间点阵是认识晶体结构基本特征的关键之一,用它可以方便而又清楚地说明晶体的微观结构在宏观中所表现出的面角守恒、有理指数等定律以及x射线衍射的几何关系。
各点分布在同一直线上的点阵称为直线点阵,分布在同一平面中者称为平面点阵,而分布在三维空间中者称为空间点阵。
空间点阵可以分解为各组平行的直线点阵或平面点阵,并可划分成并置的平行六面体单位。
规定这个单位的矢量为a、b和c。
空间点阵划分成一个个并置的平行六面体单位后,若点阵中各点都位于各平行六面体的顶点处,则此单位只摊到一个点,称为素单位。
平行六面体单位也可在面上或体内带心,摊到一个以上的点,成为复单位。
按照空间点阵的平行六面体单位,可划分成晶体结构的单位,这样的单位称为晶包。
四、固体物理的应用——新兴交叉学科:
核固体物理
这一交叉领域较早出现于西德,美国政府曾经在上世纪九十年代的长期规划中将“核固体物理”单独列为一节,指出:
“用核方法探究固体和新材料已经成为一个引人注的领域。
”
在这一交叉领域中,核物理主要在方法上,即从实验装置和效应观察方面作出贡献。
研究的主题是凝聚态物理。
所以简单说来,核固体物理就是用核方法研究凝聚态物理。
事实上,在科学上的任何新领域,新的实验方法和新的研究角度都是首要的。
我们知道核固体物理它起始于核物理和各种粒子的性质,它们与凝聚态物质相互作用,进而形成不同的实验方法,最终归结于它们在物质研究中的应用。
由上可见,可以将核固体物理大致分为三类:
1、用离子束的核固体物理。
包括使用加速器的核反应分析、沟道分析、卢瑟福背散射和加速器质谱技术。
2、基于超精细相互作用的物理学。
包括穆斯堡尔效应、受扰角关联、核磁共振和核取向。
3、基于粒子基本性质的研究方法。
包括正电子湮没和uRS,以及年近来在同步辐射基础上的X射线荧光技术和EXAFS。
正如前述,核固体物理有二个应用意义,一是用核方法研究固体物理课题,由于和传研究方法的角度不同,往往会得出新的结果;二是研究适用于核装置的固体材料。
从相互作用的机理看,它涉及超精细相互作用,以及核散射和核反应的相应机理。
著名的Uppsala大学的核固体物理课本的书名甚为别致“在u子、质子和受激核眼光中的固体现象。
”比利时此Leuven大学将一台原有的小型加速器改造成可以同时在线进行多种核方法分析固体微结构的实验室,已成为核固体物理研究的一个先进模式。
我国于1999年1月起由国家自然科学基金委员会起动国家自然科学基金重点项目《核固体物理》,承担单位为南京大学、中国原子能科学研究院和兰州大学。
限于资助强度的限制,采用“有限目标、重点发展”的方针,指导思想以新材料和新方法带动,主要核手段以穆斯堡尔效、中子散射、扰动角关联和角分布、核磁共振、正电子湮没为主本项目于2003年3月以“全面完成计划研究工作取得突出进展或结果”通过鉴定。
虽然,我国的核固体物理研究与国际上还有很大的差距。
一是限于经费和研究实力,我们还没有象比利时那样建立用离子束的核固体物理设备。
同步辐射加速器装备还停留在纸上,有些有意义的实验常常由学者带去欧美或日本合作。
二是对辐照下固体结构和行为的变化研究很不够。
近半个世纪来,核固体物理学家首先用它来研究反应堆和聚变反应堆设计中的一些关键问题,八十年代以后用于军事的宇航,称为“抗核加工”。
三是用于现代工业中的关键问题还很少。
例如离子注入在我国用于表面改性和抗腐蚀、抗疲劳和抗磨损的工作还很少,这些给几乎所有发达国家都已带来可观经济利益的工作在我国还没有真正开展起来。
辐照损伤对反应堆的设计和效能的影响工作也远没有系统开展起来。
五、固体物理前沿和国家重点项目
“863”计划的重大项目
信息技术
·超大规模集成电路设计
·高性能计算机及其核心软件
·软件重大专项
·高性能宽带信息网
生物和医药技术
·创新药物和中药现代化
·组织器官工程
·生物反应器
·功能基因组和生物芯片
·非典型肺炎防治关键技术及产品研制
新材料技术
·超大规模集成电路配套材料
先进制造技术
·微机电系统
·燃气轮机
先进能源技术
·电动汽车
参考文献:
1、《固体物理学》,作者朱建国//郑文琛//郑家贵//孙小松//王洪涛。
南京大学固体微结构物理国家重点实验室文献。
2、《固体表面物理化学若干研究前沿》,作者万惠霖等著。
3、《固体物理学》作者陈霞出版社:
河南大学出版社
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