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简答题一种质量为m的原子组成间距为a的一维晶格,原子间作用的胡克常数为β,列出一维晶体每个原子的牛顿第二定律的方程式,求原子的振动频率,并将频率与波矢的关系用图表示出来。
  • 设un表示第n个原子离开平衡位臵的位移,第n个原子所受的力既有来自与n-1原子的作用,也有来自与n+1的作用,所受的合力为F=-β(un-un-1)+β(un+1-un)=β(un-1+un+1-2un),由牛顿第二定理可知第n个的原子的运动可以用下式来描述:

    m为原子的质量。又因为

    A为振幅,ω是角频率,k是格波波矢,n :1,2,3,4……N
    把方程解(II)式代入运动方程(I)式中可得:

    频率ω与波矢k的关系如图所示。
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