固体物理中什么是简谐近似

Ⅰ 为什么晶格振动的理论框架是牛顿力学而不是量子力学

个人的理解是晶格振动的理论应该是半经典理论，因为这一理论是用建立在经典理论框架下的简谐近似来解决量子力学领域的问题的。

Ⅱ 声子的概述

声子就是“晶格振动的简正模能量量子”。英文是phonon。

在固体物理学的概念中，结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中，原子间有相互作用，原子并非是静止的，它们总是围绕着其平衡位置在作不断的振动。另一方面，这些原子又通过其间的相互作用力而连系在一起，即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为弹性力。形象地讲，若把原子比作小球的话，整个晶体犹如由许多规则排列的小球构成，而小球之间又彼此由弹簧连接起来一般，从而每个原子的振动都要牵动周围的原子，使振动以弹性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认为是一系列基本的振动（即简正振动）的叠加。当原子振动的振幅与原子间距的比值很小时（这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象），如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项的话（这即所谓的简谐近似），那么，这些组成晶体中弹性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说，每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ν、波长λ和一定传播方向的弹性波，整个系统也就相当于由一系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中，这些谐振子的能量将是连续的，但按照量子力学，它们的能量则必须是量子化的，只能取hν的整数倍，即En=（n+1/2）hν（其中E0=hν/2为零点能）。这样，相应的能态En就可以认为是由n个能量为hν的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的弹性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。

因此，声子用来描述晶格的简谐振动，是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学，物体是由大量的原子构成，每种原子又都含有原子核和电子，因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密度泛函理论得到，那么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论（密度泛函和声子）都是近似的，因为解析的严格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描述这么大量的原子和电子组成的系统，无论解析还是数值模拟都是一个未知数。
声子是简谐近似下的产物，如果振动太剧烈，超过小振动的范围，那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。
声子并不是一个真正的粒子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。
声子的化学势为零，属于玻色子，服从玻色-爱因斯坦统计。声子本身并不具有物理动量，但是携带有准动量，并具有能量。

Ⅲ 什么是声子

声子就是“晶格振动的简正模能量量子。”英文是phonon。
在固体物理学的概念中，结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中，原子间有相互作用，原子并非是静止的，它们总是围绕着其平衡位置在作不断的振动。另一方面，这些原子又通过其间的相互作用力而连系在一起，即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为弹性力。形象地讲，若把原子比作小球的话，整个晶体犹如由许多规则排列的小球构成，而小球之间又彼此由弹簧连接起来一般，从而每个原子的振动都要牵动周围的原子，使振动以弹性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认为是一系列基本的振动（即简正振动）的叠加。当原子振动的振幅与原子间距的比值很小时（这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象），如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项的话（这即所谓的简谐近似），那么，这些组成晶体中弹性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说，每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ν、波长λ和一定传播方向的弹性波，整个系统也就相当于由一系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中，这些谐振子的能量将是连续的，但按照量子力学，它们的能量则必须是量子化的，只能取hω的整数倍，即En=（n+1/2）hν（其中1/2hν为零点能）。这样，相应的能态En就可以认为是由n个能量为hν的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的弹性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。
因此，声子用来描述晶格的简谐振动，是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学，物体是由大量的原子构成，每种原子又都含有原子核和电子，因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密度泛函理论得到，那么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论（密度泛函和声子）都是近似的，因为解析的严格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描述这么大量的原子和电子组成的系统，无论解析还是数值模拟都是一个未知数。
声子是简谐近似下的产物，如果振动太剧烈，超过小振动的范围，那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。
声子并不是一个真正的粒子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。
声子的化学势为零，属于玻色子，服从玻色-爱因斯坦统计。声子本身并不具有物理动量，但是携带有准动量，并具有能量。

Ⅳ 什么叫简谐近似,简谐近似下固体的热膨胀系数是多少

§4－3 简谐近似和简正坐标一、简谐近似和非谐作用 （harmonic approximation and an-harmonic interaction） 二、简正坐标与振动模 (normal coordinate and oscillation mode)三、晶格振动能和声子 （lattice vibration energy and phonon）本节思路：引入简正坐标，使系统的势能函数和动能函数都简化为没有交叉项的形式，这样就使得哈密顿量的形式简单，方程的求解变得容易。晶格振动是一个小振动问题。对于此类问题常采用简谐近似。假设晶体包含N个原子，平衡位置为 ，写成分量形式,N个原子的位移矢量共有3N个分量,

Ⅳ 学了固体物理这门课 对他有什么看法

固体物理很有用！一般教材的固体物理主要的内容是：晶格结构，晶体的结合类型，晶格振动，晶体缺陷，自由电子理论，近自由电子理论，能带结构等。
晶格结构介绍了晶体中原子的周期性排列的各种方式，或者说是各种布格子，从而可以知道不同晶体具有不同的对称操作。晶体的结合类型：离子晶体，原子晶体，金属晶体，分子晶体等。这一部分介绍了晶体通过不同的方式结合，具有不同的物理性质，如硬度，熔点，导电性，透光性等等。晶格振动这一部分，首先利用简谐近似（非谐近似得到热膨胀等性质）得到原子振动的色散关系，引入声子概念，利用徳拜的连续介质波模型得到原子振动对晶格热容的影响。晶格缺陷略。（前面这些内容主要讲晶体中原子的相关性质）
金属中的电子采用自由电子模型，分析得到电子的能态密度等。而近自由电子模型则是将电子波函数看作布洛赫波，利用非简并微扰和简并微扰处理，得到电子的能级情况。（这部分主要讲晶体中电子的相关性质）
补充：倒格子和晶格的衍射也是固体物理中的必讲内容，它们联系着晶格矢量和波矢空间，十分重要。
固体物理这门课程讲述了一般晶体的主要性质，学好固体物理，对于其他课程的学习和之后的研究都做了很好的铺垫，是一门十分重要的基础课程。大家应该认真学习。

Ⅵ 龚昌德的研究领域

固体中某种振动或波的能量量子。固体物理中的元激发或准粒子的概念和粒子物理中的“物理”粒子或重正化了的粒子的概念相似。在固体这样一种有复杂相互作用的多体系统中，常常有一些激发态的性状可以近似地类比于一些自由粒子，虽然这些激发态是有相当复杂内在结构的集体状态。
元激发与准粒子：声子也许是一个最为人们熟知的例子。固体的原子之间有强的相互作用，每个原子都只能在阵点附近作微小振动，每个原子的运动都要牵动周围的原子，以点阵波的形式在晶体中传播。
在简谐近似下，点阵振动可以看作是一系列相互独立的简谐振动的叠加，每种简谐振动对应于一种点阵波，有自己的频率和波矢，它的能量变化是量子化的，能量量子叫做声子（见点阵动力学）声子具有能量（是普朗克常数除以2，是相应点阵波频率），和准动量k（k是相应点阵波的波矢）。
但波矢空间只定义在第一布里渊区内，准动量守恒也只准确到可以相差一个倒易点阵矢量。声子是一种玻色子，遵从玻色统计。由于每种简振模式可以处于任意激发态，所以声子的数目是不确定的。只要非谐作用不很强，也可以把非谐作用用引入声子之间的相互作用来描写（见非谐相互作用）。
这样一来，通过引入简正坐标──点阵波模式，相互作用的原子系统的小振动，即这个系统的低激发态，可以近似看作是一个没有相互作用（或只有弱的相互作用）的准粒子──声子──的系统。这个相互作用的原子系统的热力学性质和近于平衡的某些非平衡过程都可以用声子系统的热力学和输运过程来讨论。金属中的电子气也是一个有很强的相互作用的多粒子系统。一个运动着的单电子，由于泡利不相容原理和静电库仑作用，要排斥周围的负电荷──电子，因而其周围就好像裹上一层正电荷的“云”。
正电荷云屏蔽了该电子和其他电子间的库仑作用，使电子-电子间的作用从长程的库仑作用变成短程的屏蔽库仑作用。同时，这团裹在外面的正电荷云修正了单电子的有效质量。这种由电子和相随的正电荷云组成的复合体称为准电子。如果考虑屏蔽库仑作用引起的散射，准电子有一定寿命；对动量离费密面较远的准电子，寿命太短，使准电子的概念失去意义。因此，对相互作用的电子气，近于基态的激发态中，有一种可以近似看作是近独立的单粒子型的激发──准电子，它遵守费密统计。

Ⅶ 声子是怎么回事

声子就是“晶格振动的简正模能量量子。”英文是phonon。 在固体物理学的概念中，结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中，声子间有相互作用，原子并非是静止的，它们总是围绕着其平衡位置在作不断的振动。另一方面，这些原子又通过其间的相互作用力而连系在一起，即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为弹性力。形象地讲，若把原子比作小球的话，整个晶体犹如由许多规则排列的小球构成，而小球之间又彼此由弹簧连接起来一般，从而每个原子的振动都要牵动周围的原子，使振动以弹性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认为是一系列基本的振动（即简正振动）的叠加。当原子振动的振幅与原子间距的比值很小时（这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象），如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项的话（这即所谓的简谐近似），那么，这些组成晶体中弹性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说，每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ν、波长λ和一定传播方向的弹性波，整个系统也就相当于由一系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中，这些谐振子的能量将是连续的，但按照量子力学，它们的能量则必须是量子化的，只能取hω的整数倍，即En=（n+1/2）hν（其中1/2hν为零点能）。这样，相应的能态En就可以认为是由n个能量为hν的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的弹性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。 因此，声子用来描述晶格的简谐振动，是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学，物体是由大量的原子构成，每种原子又都含有原子核和电子，因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密度泛函理论得到，那么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论（密度泛函和声子）都是近似的，因为解析的严格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描述这么大量的原子和电子组成的系统，无论解析还是数值模拟都是一个未知数。 声子是简谐近似下的产物，如果振动太剧烈，超过小振动的范围，那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。 声子并不是一个真正的粒子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。 声子的化学势为零，属于玻色子，服从玻色-爱因斯坦统计。声子本身并不具有物理动量，但是携带有准动量，并具有能量。
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