Bài giảng Vật lý chất rắn: Chương 1 - TS. Lê Văn Thăng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật lý chất rắn" Chương 1: Phân tích cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: công thức nhiễu xạ của Vulf-Bragg; cầu phản xạ của Ewald; các phương pháp chụp tinh thể bằng tia X. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý chất rắn: Chương 1 - TS. Lê Văn Thăng

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA BOÄ MOÂN CÔ SÔÛ KHOA HOÏC VAÄT LIEÄU VẬT LÝ CHẤT RẮN CBGD: Ts. LÊ VĂN THĂNG vanthang@hcmut.edu.vn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tại sao học Vật Lý Chất Rắn ?  Liên quan như thế nào đến ngành Công Nghệ hay Khoa Học Vật Liệu ?  Tầm quan trọng của kiến thức VLCR đối với kỹ sư vật liệu như thế nào ? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Mục tiêu của môn học Cung cấp kiến thức cơ sở về cấu trúc và hành vi của các phần tử trong chất rắn trên quan điểm của vật lý hiện đại (thông qua t/chất của electron và những kích thích nguyên tố của chất rắn : phonon, plasmon, …). Hiểu rõ mối quan hệ tương hỗ giữa hành vi phần tử và các tính chất vật lý đặc trưng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Cấu trúc : (vd: mạng TT lập phương, …)  Các phần tử : nguyên tử (phân tử) * Có 2 cách tiếp cận xác định t/chất vật lí của chất rắn: VD: Tinh thể NaCl (i) Xây dựng mô hình đơn giản, sau đó dựa vào các định luật cơ bản đã biết để suy ra tính chất dưới những ĐK xác định. (ii)Xuất phát từ các t/chất đã biết của các ngtử riêng lẻ, xem xét tính chất của chúng thay đổi thế nào khi kết hợp với nhau  chất rắn ? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Nội dung chi tiết Chương 1: Cấu trúc tinh thể Chương 2: Các dạng liên kết cơ bản trong chất rắn Chương 3: Dao động mạng tinh thể Chương 4: Tính chất nhiệt của chất rắn Chương 5: Khí điện tử tự do trong kim loại Chương 6: Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn Chương 7: Tính chất vật lý của chất rắn Chương 8: Tính chất từ của chất rắn Chương 9: Tính chất siêu dẫn Chương 10: Vật lý nano khái niệm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tuần Nội dung Ghi chú 2, 3, 4, 5 Chương 1: Cấu trúc tinh thể Giảng + Đọc 1.1 Mạng tinh thể thêm - Biểu diễn mạng - Đối xứng của mạng - Các loại ô mạng cơ sở 1.2 Mạng đảo - Khái niệm - Một số tính chất - Ý nghĩa và ứng dụng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
6 Chương 2: Các dạng liên kết trong tinh thể 2.1 Tinh thể khí trơ Giảng 2.1, -Tương tác Van der Waals-London 2.2, 2.3 -Tương tác đẩy SV tự đọc 2.2 Tinh thể ion hiểu 2.4, 2.3 Tinh thể cộng hoá trị 2.5 2.4 Tinh thể kim loại 2.5 Liên kết Hydro 7,8 Chương 3: Dao động mạng tinh thể Giảng 3.1, 3.1 Lý thuyết cổ điển 3.2, 3.3 - Chuỗi nguyên tử một loại SV tự đọc - Chuỗi nguyên tử hai loại hiểu 3.4 - Mạng tinh thể ba chiều - Phân bố dao động theo tần số 3.2 Lý thuyết lượng tử: - Lượng tử hóa dao động mạng - Phonon. 3.3 Nhiệt dung của chất rắn 3.4 Độ dẫn nhiệt và sự dãn nở nhiệt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Giảng + Đọc 9 Chương 4: Tính chất nhiệt của chất rắn thêm 4.1 Nhiệt dung phonon -Phân bố Planck -Mật độ trạng thái trong không gian 1D -Mật độ trạng thái trong không gian 3D -Model Debye cho mật độ trạng thái -Model Einstein cho mật độ trạng thái 4.2 Tương tác không điều hòa trong tinh thể 4.3 Độ dẫn nhiệt -Điện trở nhiệt của khí phonon 10 Chương 5: Khí Fermi điện tử tự do trong kim loại Giảng + Đọc 5.1 Mật độ trạng thái và hàm phân bố Fermi – Dirac thêm 5.2 Sự dẫn nhiệt và dẫn điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11, 12 Chương 6: Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn Giảng + Đọc 6.1 Phương trình Schrodinger đối với tinh thể lý tưởng thêm 6.2 Hàm đóng và năng lượng điện tử 6.3 Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn (giải phương trình Schrodinger một điện tử) - Mô hình Kvoning – Penny - Mô hình điện tử gần tự do. - Mô hình điện tử liên kết mạnh 6.4 Phân loại chất rắn theo cấu trúc vùng năng lượng 6.5 Khái niệm hiệu dụng, lỗ trống. 6.6 Vùng Brillovin và mặt Fermi. Giảng 13 Chương 7: Các chất bán dẫn + Đọc 7.1 Bán dẫn thuần thêm 7.2 Bán dẫn pha tạp 7.3 Hiệu ứng Hall trong bán dẫn 7.4 Hiện tượng tiếp xúc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
14 Chương 8: Tính chất từ của chất rắn Giảng + Đọc 8.1: Chuyển động của hạt trong điện từ trường, môment từ. thêm 8.2: Lí thuyết nghich từ 8.3: Ngịch từ Landau 8.4: Lí thuyết thuận từ. Định luật Curie - Weiss 8.5: Thuận từ Spin Pauli Chương 9: Tính chất siêu dẫn Giảng + Đọc 15 9.1 Khái niệm thêm 9.2 Hiệu ứng Meissner 9.3 Cơ sở lý thuyết BCS 9.4 Siêu dẫn nhiệt độ cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
16 Chương 10: Vật lý nano Giảng + Đọc thêm 10.1 Khái niệm hệ vật liệu - Hệ ba chiều - Hệ hai chiều - Hệ một chiều (dây lượng tử) - Hệ không chiều (chấm lượng tử) 10.2 Kỹ thuật xác định cấu trúc và hình thái vật liệu nano 10.3 Các ứng dụng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Cách học - cách đánh giá môn học - Phương pháp: + Giảng dạy + thuyết trình + Có giáo trình để tham khảo. + Tham gia dự giờ giảng trên lớp. + Tham gia thảo luận nhóm (thuyết trình) - Đánh giá: + Kiểm tra giữa kỳ: Thi viết 45 phút + Bài tập + chuyên cần – 30% + Kiểm tra cuối kỳ: Thi viết 90 phút + Bài tập + chuyên cần + thuyết trình – 70% CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tài liệu tham khảo [1] - Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Hữu Minh, Vật lý chất rắn. NXB Giáo dục, 1992 [2] - Lê Khắc Bình, Vật lý chất rắn, NXB ĐHQG HCM, 2002 [3] - Đào Trần Cao, Cơ sở vật lý chất rắn, NXB ĐHQG Hà Nội, 2004 [4] - Nguyễn Ngọc Long, Vật lý chất rắn, NXB ĐHQG Hà nội, 2007 [5]- Christman J. R. Fundamentals of Solid State Physics. John Wiley & Son, 1998 [6]- Charles Kittel, Sơ yếu vật lý chất rắn, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, 1970. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Question???? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
PHAÀN II PHAÂN TÍCH CAÁU TRUÙC TINH THEÅ BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP NHIEÃU XAÏ TIA X CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
I. COÂNG THÖÙC NHIEÃU XAÏ CUÛA VULF – BRAGG 1. NHAÄN XEÙT CHUNG Ñeå nghieân cöùu caáu truùc cuûa tinh theå ta phaûi chieáu vaøo tinh theå caùc böùc xaï coù böôùc soùng nhoû hôn hay baèng khoaûng caùch giöõa caùc nguyeân töû trong tinh theå, töùc laø: tia X, o A tia . S 2 .Veát tia tôùi Maët tinh theå Nhöng tia X cho hình aûnh roõ neùt vôùi ñoä chính xaùc cao hôn Duøng tia X. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tia X ñöôïc taïo ra nhôø oáng phaùt tia X. Böôùc soùng ngaén nhaát maø oáng coù theå phaùt ra lieân quan tôùi hieäu ñieän theá giöõa anod vaø catod cuûa oáng phaùt tia bôûi coâng thöùc: hc hc eU min min eU 4 Vôù i U 10 V thì : 34 8 0 6,625.10 .3.10 10 min 1,24.10 m 1,24 A 19 4 1,6.10 .10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Coâng thöùc nhieãu xaï cuûa Vulf – Bragg: Chieáu moät chuøm tia X song song vaø ñôn saéc (coù xaùc ñònh) leân moät tinh theå döôùi goùc tröôït ñoái vôùi moät hoï maët maïng naøo ñoù. Chuøm tia X seõ phaûn xaï treân caùc maët thuoäc cuøng hoï ñoù döôùi cuøng goùc . Ta coù: I II Caùc tia phaûn xaï töø cuøng 1 maët maïng (tia I, II) coù hieäu ñöôøng ñi: FG III = AG – FE = 0 C Caùc tia phaûn xaï treân A E cuøng 1 maët maïng cuøng d pha nhau. B CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Goïi laø hieäu ñöôøng ñi cuûa caùc tia phaûn xaï töø caùc maët laân caän nhau ta coù: = AB – AC maø : = AB – AC = d(1 – cos2 )/sin = 2dsin2 /sin = 2dsin (1) I II Trong quang hoïc, ñieàu kieän ñeå caùc tia soùng coù cuøng böôùc soùng FG III coù cöïc ñaïi giao thoa laø: C A E d 2 πδ Δφ 2n (2) λ B Töø (1) vaø (2) n ,n Z 2dsin = n : ñieàu kieän nhieãu xaï cuûa Vulf – Bragg CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt