普通物理学第七版第一章答案

普通物理学课件

§1-3

相对性运动

常见力和基本力

一,相对运动运动是绝对的, 但是运动的描述具有相对性, 运动是绝对的 , 但是运动的描述具有相对性 , 在不同参考系中研究同一物体的运动情况结果会 完全不同. 完全不同. 人站在地球上,以地球为参照系人静止不动. 人站在地球上,以地球为参照系人静止不动. 而以地球以外的物体为参照系,则是" 而以地球以外的物体为参照系,则是"坐地日行八 万里" 万里"了. 因此,位移,速度,加速度等都要加上' 因此,位移,速度,加速度等都要加上'相 二字:相对位移,相对速度,相对加速度. 对'二字:相对位移,相对速度,相对加速度.上页 下页 返回 退出

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1.伽利略坐标变换 1.伽利略坐标变换 考虑两个参考系中 的坐标系K和 的坐标系 和 K'(Oxyz和 和 O'x'y'z'), 它们相对作匀 , 速直线运动. 速直线运动. 在 t=0时刻坐标原 时刻坐标原 点重合, 点重合 , 对于同一个 质点P,在任意时刻 两个坐标系中的质点 z' z 对应的位置矢量: 对应的位置矢量:

' yy

r vP

r ro' x' x

r r′

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§1-3

相对性运动

常见力和基本力

一,相对运动运动是绝对的, 但是运动的描述具有相对性, 运动是绝对的 , 但是运动的描述具有相对性 , 在不同参考系中研究同一物体的运动情况结果会 完全不同. 完全不同. 人站在地球上,以地球为参照系人静止不动. 人站在地球上,以地球为参照系人静止不动. 而以地球以外的物体为参照系,则是" 而以地球以外的物体为参照系,则是"坐地日行八 万里" 万里"了. 因此,位移,速度,加速度等都要加上' 因此,位移,速度,加速度等都要加上'相 二字:相对位移,相对速度,相对加速度. 对'二字:相对位移,相对速度,相对加速度.上页 下页 返回 退出

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1.伽利略坐标变换 1.伽利略坐标变换 考虑两个参考系中 的坐标系K和 的坐标系 和 K'(Oxyz和 和 O'x'y'z'), 它们相对作匀 , 速直线运动. 速直线运动. 在 t=0时刻坐标原 时刻坐标原 点重合, 点重合 , 对于同一个 质点P,在任意时刻 两个坐标系中的质点 z' z 对应的位置矢量: 对应的位置矢量:

' yy

r vP

r ro' x' x

r r′

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§1-5伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力一,伽利略相对性原理 x′ = x vt v′ = vx v 伽 x 利 y′ = y v′ = vy 略 y z′ = z 变 v′ = vz z 换 t′ = t

a′ = ax x a′ = ay y a′ = az z

一切彼此等价做匀速直线运动的惯性系, 一切彼此等价做匀速直线运动的惯性系,对于描 写机械运动的力学规律来说是完全等价的. 写机械运动的力学规律来说是完全等价的. 即:在一个惯性系内部所作的任何力学实验都不能 在一个惯性系内部所作的任何力学实验都不能 够确定这一惯性系本身是在静止状态, 够确定这一惯性系本身是在静止状态,还是在做匀速 直向运动.这个原理叫做力学的相对性原理 力学的相对性原理, 直向运动.这个原理叫做力学的相对性原理,或伽利 略相对性原理. 略相对性原理.上页 下页 返回 退出

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二,经典(牛顿)力学时空观 经典(牛顿)据伽利略变换, 据伽利略变换,可得到经典时空观 同时的绝对性 牛顿力学 时间的测量 长度的测量 -----牛顿力学的 -----牛顿力学的绝对时空观 牛顿力学的绝对时空观 与惯性系无关

速度与惯性系有关 相对性) (相

半导体物理习题解答

1－1．（P32）设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量Ec（k）和价带极大值附近能量Ev（k）分别为：

h2k2h2(k?k1)2h2k23h2k2Ec(k)=+和Ev(k)= －；

3m0m06m0m0m0为电子惯性质量，k1＝1/2a；a＝0.314nm。试求：

①禁带宽度；

②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量；

④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 [解] ①禁带宽度Eg

dEc(k)2h2k2h2(k?k1)根据＝＋＝0；可求出对应导带能量极小值Emin的k值：

dk3m0m0kmin＝

3k1， 4由题中EC式可得：Emin＝EC(K)|k=kmin=

h2k1； 4m0由题中EV式可看出，对应价带能量极大值Emax的k值为：kmax＝0；

h2k12h2k12h2并且Emin＝EV(k)|k=kmax＝；∴Eg＝Emin－Emax＝＝ 212m06m048m0a(6.62?10?27)2＝＝0.64eV ?28?82?1148?9.1?10?(3.14?10)?1.6?10②导带底电子有效质量mn

2d2EC2h22h28h232dEC?m0 ；∴ mn＝h/???228dk3m0m03m0

3－7．（P81）①在室温下，锗的有效状态密度Nc＝1.05×10cm，Nv＝5.7×10cm，试求锗的载流子有效质量mn和mp。计算77k时的Nc和Nv。已知300k时，Eg＝0.67eV。77k时Eg＝0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77k，锗的电子浓度为10cm，假定浓度为零，而Ec－ED＝0.01eV,求锗中施主浓度ND为多少？

-23-34

[解] ①室温下，T=300k（27℃）,k0=1.380×10J/K，h=6.625×10J·S，

19－318－3

对于锗：Nc＝1.05×10cm，Nv=5.7×10cm： ﹟求300k时的Nc和Nv： 根据（3－18）式：

192Nc3?3421.05?10h()(6.625?10)()3*2(2??mnk0T)*?3122（3Nc??m???5.0968?10Kg根据n3?232??k0Th2?3.14?1.38?10?300322217

－3

19－318－3

**

－23）式：

18Nv3?3425.7?10h()(6.625?10)()32(2??m*kT)p0*?3122Nv??m???3.39173?10Kg﹟求77k时p3?232??kTh2?3.14?1.38?10

半导体物理 第一章 作业

学生层次：嵌入式系10级电子信息工程（微电子制造）本科

一、名词解释：

1、晶胞 能够反映晶格对称性的最小晶体结构单元，称为晶胞（Unit Cell）

2、闪锌矿型结构 其晶胞是由两类异族原子各自组成的面心立方晶格，沿立方体的空间对角线彼此（互相）位移四分之一的空间对角线长度套构而成。

3、电子的共有化运动 原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，电子可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而电子将可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。（只能在相似壳层间转移；最外层电子的共有化运动最显著）

4、轨道杂化 原子在成键时受到其他原子的作用，原有一些能量较近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，使轨道发挥更高的成键效能，这叫做轨道杂化。

5、单电子近似 假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。

二、填空：

1. 半导体材料是指（具有一定的导电能力，电阻率介于导体和绝缘体之间的材料）。元素半导体有（硅、锗）；它们的晶体结构是（金刚石结构）；原子通过（共价）键组成正四面体，键角大小为（109度28分 ），构成（sp3）杂

22

热学

物 理 学

热学

目录普通物理 专业物理流体 力学

热学波动学

经典力学

光学

材料力学

热学

目录普通物理6分

专业物理流体 力学

热学波动学

经典力学

光学

材料力学

热学

热学

热学—“我”一直在你身边

热学

微观 P、T、V

气体动理论

热 学

麦克斯韦 速率分布

宏观第一定律

热力学第二定律

热学

1、什么是热学宏观物体是由大量的微观粒子——分子、原子等组成的 微观粒子的无规则的运动，称为热运动。

热学

常用的状态参量有四类：几何参量(如：气体体积V)

力学参量(如：气体压强P)热学参量(如：气体温度T) 化学参量(如：混合气体各化学组分的 质量m 和摩尔数 等)

热学

. . .. .. . .. . . .. .. .. . .. .

F

......... .. .... . . . ..

气体的体积

V

此V?单位：m³、L

Or彼V?

热学

......... .. .... . . . ..

气体的压强P

气体在容器器壁单位 面积上指向器壁的垂 直作用力。 单位：Pa(帕斯卡) 非SI

热学

热学

. . . .

气体的温度T

. .

. .

..

温度表示物体的冷热程度，是物体热运动的程度。

热学

. . . .

气体的温度T

. .

. .

..

T t 27 3 .15 K

一个是热力学温度：T(单位开

3－7．（P81）①在室温下，锗的有效状态密度Nc＝1.05×10cm，Nv＝5.7×10cm，试求锗的载流子有效质量mn和mp。计算77k时的Nc和Nv。已知300k时，Eg＝0.67eV。77k时Eg＝0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77k，锗的电子浓度为10cm，假定浓度为零，而Ec－ED＝0.01eV,求锗中施主浓度ND为多少？

-23-34

[解] ①室温下，T=300k（27℃）,k0=1.380×10J/K，h=6.625×10J·S，

19－318－3

对于锗：Nc＝1.05×10cm，Nv=5.7×10cm： ﹟求300k时的Nc和Nv： 根据（3－18）式：

192Nc3?3421.05?10h()(6.625?10)()3*2(2??mnk0T)*?3122（3Nc??m???5.0968?10Kg根据n3?232??k0Th2?3.14?1.38?10?300322217

－3

19－318－3

**

－23）式：

18Nv3?3425.7?10h()(6.625?10)()32(2??m*kT)p0*?3122Nv??m???3.39173?10Kg﹟求77k时p3?232??kTh2?3.14?1.38?10

金华教育学院2006学年 第 一 学期期终考试卷

课程： 普通物理学 （A卷） （答卷时间 120 分钟） 出卷人 蔡红颖 系别 班级 03计算机 姓名 学号 成绩

一、选择题（单选题 2分一个共20分）

31.指点沿X轴运动，运动方程为x?3t?5t?6，则质点运动是：[ ]

（A） 匀加速直线运动，（B）变加速直线运动，（C）匀速直线运动，（D）曲线运动。 2．一质点作斜抛运动，它在运动过程中任意时刻的速度设为v，则：[ ] （A） 量值

?dv始终不变；（B）质点的法向加速度始终不变。 dt??dvdv（C）会发生变化 （D）始终不变。

dtdt3．如图1所示，质量分别为m1,m2的物体A、B在一光滑水平面上互相接触得很紧密，当

??水平方向的恒外力F1,F2分别作用于A、B时，若m1?m2，则A、B间相互作用力大小为：

[ ]

（A）F1?F2 （B）

1(F1?F2) 2（C）

1(F1?F2) （D）0 24．如图2所示，一细绳跨过一定滑轮，绳的一端系一质量为m的物体，另一端被人用手拉住。设人与物体重量相同，绳子不伸长，绳子与轮轴等摩擦忽略不计

第一章、 晶体的结构

习 题 1． 以刚性原子球堆积模型，计算以下各结构的致密度分别为： （1）简立方，

?3; （2）体心立方, ?; 6822?; （4）六角密积，?; 663?; 16（3）面心立方，

（5）金刚石结构，

[解答]

设想晶体是由刚性原子球堆积而成，一个晶胞中刚性原子球占据的体积与晶胞体积的比值称为结构的致密度，

设 n为一个晶胞中的刚性原子球数,r表示刚性原子球半径，V表示晶胞体

4n?r3积，则致密度?=3

V（1） 对简立方晶体，任一个原子有6个最近邻，若原子以刚性球堆积，

如图1.2所示，中心在1，2，3，4处的原子球将依次相切，因为

3a?4r,V?a3,

面1.2 简立方晶胞 晶胞内包含1个原子，所以

?=

433?(a2)a3??6

（2）对体心立方晶体，任一个原子有8个最近邻，若原子刚性球堆积，如

图1.3所示，体心位置O的原子8个角顶位置的原子球相切，因为晶胞空间对角线的长度为3a?4r,V?a3,晶胞内包含2个原子，所以

?=

2*43?(a33a34)?3? 8

图1.3 体心立方晶胞

（3）对面心立