题目
关于有效质量叙述错误的是()。A. 有效质量概括了晶体内部势场的作用B. 导带底电子的有效质量是负值C. 价带顶电子的有效质量是正值D. 有效质量与E. 对k的一阶导数成反比
关于有效质量叙述错误的是()。
A. 有效质量概括了晶体内部势场的作用
B. 导带底电子的有效质量是负值
C. 价带顶电子的有效质量是正值
D. 有效质量与
E. 对k的一阶导数成反比
题目解答
答案
B. 导带底电子的有效质量是负值
解析
本题考查有效质量的概念及其相关性质。有效质量是固体物理学中描述晶体中电子行为的重要参数,其定义与能量$E$关于波矢$k$的二阶导数相关。解题关键在于:
- 有效质量的符号由能带的曲率决定:导带底曲率正(有效质量为正),价带顶曲率负(有效质量为负)。
- 有效质量的定义式为$m^* = \frac{\hbar^2}{d^2E/dk^2}$,与二阶导数成反比,而非一阶导数。
错误选项需结合上述知识点逐一排除。
选项分析
-
选项A:有效质量概括了晶体内部势场的作用。
正确。有效质量反映了晶格势场对电子运动的调制作用。 -
选项B:导带底电子的有效质量是负值。
错误。导带底的能带曲率$\frac{d^2E}{dk^2} > 0$,因此有效质量$m^* > 0$。 -
选项C:价带顶电子的有效质量是正值。
错误。价带顶的能带曲率$\frac{d^2E}{dk^2} < 0$,因此有效质量$m^* < 0$。 -
选项D:有效质量与$E$对$k$的一阶导数成反比。
错误。有效质量与二阶导数$\frac{d^2E}{dk^2}$成反比,而非一阶导数$\frac{dE}{dk}$。