《固体物理》第11讲晶体结构的实验观测.pptx

上讲回顾：晶体结构的衍射理论
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晶体结构的实验观测
• 衍射极大条件，仅是必要条件
Bragg定律
von Laue方程
• 能否观察到衍射极大
* 与几何结构因子有关
* 消光条件，两类消光
视野拓展由von Lauer条件看B区边界
• Brillioun区边界面上的任何矢量都满足衍射极 大这个条件重要性质
* 在电子受原子作用时(因而有晶格也因而存在B区边 界)，电子受边界的散射，连续能级会形成一个能隙
在某些能量区域内，电子不允许存在
* 物理原因：电子波函数受Brillioun区边界反射，反 射波与行进波迭加，形成驻波！在边界上，原来自 由电子在空间均匀分布的平面波（|exp(ikx)|2=常 数），形成驻波(sinkx, coskx)，能量分裂，受原子 核吸引而驻其周围的能量低，受原子核排斥而驻原 子核之间的能量高，中间留下一段能量空白，电子 不允许具有这种能量！
 2 cos kx,  2i sin kx
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晶体结构的实验观测
eikx  eikx eikx  eikx
本讲目的
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晶体结构的实验观测
• 实验上如何观测晶体结构？
第11讲、晶体结构的实验观测
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晶体结构的实验观测
1. 晶体结构衍射实验
原理：Ewald球
* 方法：von Laue方法、转动晶体法
2. 晶体结构其他实验方法
* 倒空间：电子衍射，中子衍射
实空间：FIM，STM
* 计算机（模拟）实验
1、晶体衍射实验方法
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晶体结构的实验观测
• 原理
Ewald球构造法
• 实验
von Laue方法
* 转动单晶法
Ewald construction 反射球
• 衍射斑点与衍射条件
* 可根据观察到的斑点与 结构推断晶体结构
* 理解衍射方法原理
• CO= 2π/λ，入射方 向，在C以CO为半径 作圆，球面上的倒格 点P满足衍射条件，将 产生衍射，在PC方向 可得衍射极大
* K的两端都是倒格点
o
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晶体结构的实验观测
c
p
von Laue方法
• 晶体固定，
相当于倒格 点固定
• 改变波长， Ewald球增 大，球面扫 过的倒格 点，其延长 线方向都会 出现衍射极
大
O
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晶体结构的实验观测
转动单晶法
固定k，绕 晶轴转动 晶体，相 当于改变 入射角。 倒格点扫 过Ewald 球，发生 衍射极大
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