固體光學(xué)晶體光學(xué).ppt

《固體光學(xué)晶體光學(xué).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在PPT專區(qū)-天天文庫。

1、晶體光學(xué)（一）第一部分：晶體的宏觀特征張量的基本知識(shí)主要內(nèi)容?晶體的主要特征?晶體的宏觀對(duì)稱性點(diǎn)、線、面指數(shù)標(biāo)量、矢量、張量介電晶體的電學(xué)性質(zhì)一、晶體的主要特征?自然界中各種元素和化合物存在的形式：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子體、玻色-愛因斯坦凝聚。?固態(tài)物體又可以分為晶體和非晶體。?晶體在宏觀上的基本特性：自范性、均一性、對(duì)稱性、異向性、穩(wěn)定性。1、自范性（自限性）自范性是指晶體具有自發(fā)地形成封閉的幾何多面體外形，并以此為其占有空間范圍的性質(zhì)。晶面、晶棱、頂角；自范性是晶體內(nèi)部粒子規(guī)則排列的反映。KLTNCrystalGrowninHITKNTNCrystalGrowninHIT2、

2、均一性是指晶體在它的各個(gè)不同部分上表現(xiàn)出相同性質(zhì)的特性，是晶體內(nèi)部粒子規(guī)則排列的反應(yīng)。3、異向性由于晶體內(nèi)部粒子沿不同方向有不同的排列情況，從而導(dǎo)致在不同方向上表現(xiàn)出不同的宏觀性質(zhì)。4、對(duì)稱性晶體的性質(zhì)在某一方向上的有規(guī)律地周期的出現(xiàn)。5、穩(wěn)定性二、晶體的宏觀對(duì)稱性晶體的對(duì)稱性：宏觀上的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性：點(diǎn)對(duì)稱性微觀上的平移對(duì)稱性點(diǎn)對(duì)稱操作的數(shù)學(xué)描述：以晶胞的晶軸為單位矢，表示為a,b,c，坐標(biāo)系為OXYZ。主動(dòng)算符：在對(duì)稱算符R的作用下，使空間所有的點(diǎn)都相對(duì)固定的參考軸移動(dòng)。被動(dòng)算符：在對(duì)稱算符作用下，使參考軸移動(dòng)而保持空間所有點(diǎn)不動(dòng)?？臻g一點(diǎn)，經(jīng)對(duì)稱操作變?yōu)橐稽c(diǎn)，可以用下式表示：或表

3、示成點(diǎn)對(duì)稱操作可以分成兩類：第一類點(diǎn)對(duì)稱操作：沒有手性變化，軸上所有點(diǎn)都保持不動(dòng)。第二類點(diǎn)對(duì)稱操作：被作用的操作對(duì)象有手性變化，是像旋轉(zhuǎn)，至少有一點(diǎn)是不動(dòng)的。n重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸：晶體繞某一對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)而復(fù)原的操作，成為n重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸操作。n=1,2,3,4,6.像旋轉(zhuǎn)操作：是旋轉(zhuǎn)與反演相結(jié)合的操作。像轉(zhuǎn)軸操作有獨(dú)立的3個(gè)操作，i,m,點(diǎn)對(duì)稱操作共有8中獨(dú)立對(duì)稱操作，晶體的任何操作都可以由這8種對(duì)稱操作合成。晶體共有32種對(duì)稱操作，分屬7個(gè)晶系。三、點(diǎn)、線、面表示方法1、點(diǎn)表示方式：晶體中取一原點(diǎn)，取晶軸方向?yàn)樽鴺?biāo)系單位矢，則晶體中某一點(diǎn)可以表示為：則點(diǎn)指數(shù)可以表示為：[x，y，z]，如有

4、負(fù)值，則寫在數(shù)字頂上。2、線表示方式：晶列指數(shù)：晶體中的某一方向總可以用從原點(diǎn)處發(fā)的一個(gè)矢量代表，則矢量的方向可以用方向指數(shù)表示[uvw]3、晶面指數(shù)如果一個(gè)晶面在三個(gè)晶軸上的截距分別是：pa,qb,sc，則：[h,k,l]成為晶面指數(shù)。四、量、矢量、張量1、標(biāo)量在物理學(xué)中一些物理量沒有方向，只用一個(gè)數(shù)值即可描述，如溫度、密度等，這類物理量稱作標(biāo)量。部分物理量在做第二類點(diǎn)操作時(shí)數(shù)值不變，而符號(hào)發(fā)生改變，這類物理量稱作贗標(biāo)量。2、矢量一些物理量是有方向的，如力、電場等，只有指出其大小和方向才能正確描述，這類物理量稱為矢量。贗矢量：在做坐標(biāo)變換時(shí)，與矢量相比多了一個(gè)符號(hào)。如磁場、磁感應(yīng)

5、強(qiáng)度等軸矢量。3、張量對(duì)于均勻?qū)w電流密度與電場強(qiáng)度滿足線性關(guān)系：?是電導(dǎo)率，標(biāo)量。但對(duì)于晶體，由于各相異性，電流密度與電場不是線性關(guān)系：一些用二階張量描述的物理量五、張量的數(shù)學(xué)定義描述物理量的矢量和張量應(yīng)與坐標(biāo)軸的選擇無關(guān)．就是說，當(dāng)坐標(biāo)軸變換時(shí)，矢量和張量的所有分量都隨之變換，但作為描述物理量的矢量和張量本身是不變的．因此，分量的變換必有一定的規(guī)律．這就是現(xiàn)在要討論的1、坐標(biāo)變換或?qū)懗煽梢越o出電導(dǎo)率張量的變換關(guān)系：2、張量的運(yùn)算此外還有張量的收縮運(yùn)算和分解運(yùn)算3、張量與對(duì)稱性的關(guān)系（1）晶體對(duì)稱操作的變換矩陣在直角坐標(biāo)系中，每一個(gè)對(duì)稱操作對(duì)應(yīng)于將舊坐標(biāo)系變換為新坐標(biāo)系，所以它對(duì)

6、應(yīng)于一個(gè)坐標(biāo)變換，可以用9個(gè)新舊坐標(biāo)系之間的方向余弦來表示，這就是對(duì)稱操作的變換矩陣。（2）對(duì)稱性對(duì)張量的限制對(duì)于晶體，由于對(duì)稱性，導(dǎo)致對(duì)其物理性質(zhì)的某些限制，沿晶體一定方向測(cè)定的某種物理性質(zhì)，當(dāng)晶體按其對(duì)稱操作旋轉(zhuǎn)、反映或反演到新的取向時(shí)，其物理性質(zhì)應(yīng)有相同的數(shù)值和符號(hào)，就是說，由晶體對(duì)稱性聯(lián)系起來的等價(jià)方向上，具有完全相同的物理性質(zhì)。例如，具有二次軸的晶體，我們沿任一給定的方向測(cè)其熱導(dǎo)率，而后將晶體繞其二次軸旋轉(zhuǎn)180。再測(cè)其熱導(dǎo)率，兩次結(jié)果相同。第二部分：介電晶體的電學(xué)性質(zhì)主要內(nèi)容：1、晶體材料的分類、各種電致效應(yīng)2、晶體的介電性質(zhì)3、晶體的壓電性和電致伸縮4、晶體的熱釋電效

7、應(yīng)5、晶體的鐵電性一、晶體材料的分類、各種電致效應(yīng)1、晶體材料按電學(xué)性能分類：導(dǎo)電晶體、介電晶體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。2、介電晶體與導(dǎo)電晶體的區(qū)別：介電晶體以感應(yīng)極化的方式，而導(dǎo)電晶體以傳導(dǎo)方式傳遞電的作用。3、介電晶體各種效應(yīng)：（1）壓電效應(yīng)（壓電模量，三階張量，非中心對(duì)稱晶體）（2）電致伸縮效應(yīng)（電致伸縮稀疏，四階張量，所有晶體）（3）熱釋電效應(yīng)（熱釋電稀疏，一階張量，極性晶體，可以自發(fā)極化）（4）鐵電晶體（自發(fā)極化能隨外加電場改變的晶體）介電晶體（32）壓電晶體（