题目
第二章 固体结合2.1、证明两种一价离子组成的一维晶格的马德隆常数,设离子的总数为。<解> 设想一个由正负两种离子相间排列的无限长的离子键,取任一负离子作参考离子(这样马德隆常数中的正负号可以这样取,即遇正离子取正号,遇负离子取负号),用r表示相邻离子间的距离,于是有前边的因子2是因为存在着两个相等距离α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] 的离子,一个在参考离子左面,一个在其右面,故对一边求和后要乘2,马德隆常数为α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] 当X=1时,有α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] 2.3、若一晶体的相互作用能可以表示为试求:(1)平衡间距;(2)结合能α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] (单个原子的);(3)体弹性模量;(4)若取α=∑(±1)/fU=2 [1/r-1/2r+1/3r-1/4r+···]-|||-,-|||-alpha =sum dfrac ((pm 1))(r)=2[ dfrac (1)(r)-dfrac (1)(2r)+dfrac (1)(3r)-dfrac (1)(4r)+... ] ,计算及的值。
第二章 固体结合
2.1、证明两种一价离子组成的一维晶格的马德隆常数,设离子的总数为。
<解> 设想一个由正负两种离子相间排列的无限长的离子键,取任一负离子作参考离子(这样马德隆常数中的正负号可以这样取,即遇正离子取正号,遇负离子取负号),用r表示相邻离子间的距离,于是有
前边的因子2是因为存在着两个相等距离
的离子,一个在参考离子左面,一个在其右面,故对一边求和后要乘2,马德隆常数为


当X=1时,有
2.3、若一晶体的相互作用能可以表示为
试求:(1)平衡间距;
(2)结合能
(单个原子的);
(3)体弹性模量;
(4)若取
,计算及的值。
题目解答
答案
解:(1)求平衡间距r
晶体内能
平衡条件
,
,
(2)单个原子的结合能
,
,

(3)体弹性模量
晶体的体积
,A为常数,N为原胞数目
晶体内能




由平衡条件
,得





体弹性模量
(4)若取
,
,
,
2.6、bcc和fcc Ne的结合能,用林纳德—琼斯(Lennard—Jones)势计算Ne在bcc和fcc结构中的结合能之比值.
<解>
2.7、对于
,从气体的测量得到Lennard—Jones参数为
计算fcc结构的的结合能[以KJ/mol单位),每个氢分子可当做球形来处理.结合能的实验值为0.751kJ/mo1,试与计算值比较.
<解> 以为基团,组成fcc结构的晶体,如略去动能,分子间按Lennard—Jones势相互作用,则晶体的总相互作用能为:

因此,计算得到的晶体的结合能为2.55KJ/mol,远大于实验观察值0.75lKJ/mo1.对于的晶体,量子修正是很重要的,我们计算中没有考虑零点能的量子修正,这正是造成理论和实验值之间巨大差别的原因.