《固体物理学》课程教学课件（讲稿）第三章 晶格振动与晶体的热学性质 3.6 确定晶格振动谱的实验方法

0306确定晶格振动谱的实验方法晶格振动的频率和波矢间的关系一晶格振动的振动谱晶格振动的振动谱测定方法中子非弹性散射X射线散射布里渊散射光子与晶格的非弹性散射拉曼散射E20110

03_06 确定晶格振动谱的实验方法 晶格振动的频率和波矢间的关系 —— 晶格振动的振动谱 晶格振动的振动谱测定方法 01/10 —— 中子非弹性散射 —— 光子与晶格的非弹性散射 —— X 射线散射 布里渊散射 拉曼散射

1 中子非弹性散射p入射晶体时中子的动量和能量 pand E=,2Mn12p出射晶体后中子的动量和能量 p'and E'=2M1n212pp能量守恒±ho(q)2M2Mnn+: ho(q)Absorb a Phonon-: ho(q)Emit a PhononE

1 中子非弹性散射 入射晶体时中子的动量和能量 2 2 n p and E M p  2 2 n p and E M  出射晶体后中子的动量和能量 p   2 2 ( ) 2 2 : ( ) : ( ) n n p p q M M q Absorb a Phonon q Emit a Phonon              能量守恒

pp'±hの(q)能量守恒2M2M,p'-p=±hq±hG动量守恒[+: hqAbsorb a Phonon(-: hqEmit a Phonon倒格子矢量G, =nb, +n,b2 +n,bhq声子的准动量E

2 2 ( ) 2 2 n n p p q M M      : : n Absorb a Phonon Emit a Phonon        p p q G q q     n 1 1 2 2 3 3 G  n b  n b  n b q 能量守恒 动量守恒 倒格子矢量 声子的准动量

一中子能量～0.02~0.04eV一声子能量～10-2eV测得各个方位入射和散射中子的能量差E'-E.=±hの确定声子的频率一石入射中子和散射中子方向的几何关系p'-p=±q±G确定声子的波矢w(q) ~ q得到声子的振动谱从反应堆出来的慢中子的能量与声子的能量接近测定中子散射前后能量变化，给出声子能量信息

—— 中子能量 ~ 0.02~0.04 eV —— 声子能量 ~ 10 –2 eV 测得各个方位入射和散射中子的能量差 —— 确定声子的频率 —— 从反应堆出来的慢中子的能量与声子的能量接近 测定中子散射前后能量变化，给出声子能量信息 入射中子和散射中子方向的几何关系 —— 确定声子的波矢 —— 得到声子的振动谱 ( ) En En     q n p p  q  G (q) ~ q

2光子与晶格的非弹性散射散射光子 の'，k入射光子の，k入射光子受到声子散射，变成散射光子与此同时在晶格中放出，或者吸收一个声子の(q),q能量守恒hの'-ho =±ho(q)作用过程满足动量守恒hk'-hk = ±hq±hG固定入射光的频率和入射方向测量不同方向散射光的频率，得到声子的振动谱050

2 光子与晶格的非弹性散射 入射光子, k 散射光子  , k —— 作用过程满足 能量守恒 动量守恒 —— 入射光子受到声子散射，变成散射光子 与此同时在晶格中放出，或者吸收一个声子 q, q     (q) n k  k  q  G —— 固定入射光的频率和入射方向 测量不同方向散射光的频率，得到声子的振动谱 05/10