1、2-2、 結合力和結合能系統(tǒng)勢能吸引力排斥力分子相互作用的勢能由二部分組成2.1結合能2-2、 結合力和結合能系統(tǒng)勢能吸引力排斥力分子相互作用的勢由實驗參數(shù)確定這四個參數(shù)。假設r=r0時，系統(tǒng)達到平衡。由實驗參數(shù)確定這四個參數(shù)。假設r=r0時，系統(tǒng)達到平衡。nm: 隨著距離r的增大，吸引力衰減的慢，排斥力衰減的快。很遠時表現(xiàn)為吸引力。距離較近時，排斥力急速增加，直至與吸引力達到平衡。nm: 隨著距離r的增大，吸引力衰減的慢，排斥力衰減的快。固體物理22結合力和結合能課件從上圖可以看出：1、當兩原子相距很遠時，相互作用力為0；2、當兩原子逐漸靠近時，原子間出現(xiàn)吸引力；3、當 時，吸引力達到最大；

2、4、當距離再縮小，排斥力起主導作用；5、當 時，排斥力和吸引力和相等，互作用力為0，當 時，排斥力迅速增大，相互作用主要由排斥力決定。從上圖可以看出：壓縮系數(shù)：單位壓強引起的體積的相對變化其中：dp 應力 -dV/V 相對體積變化 體積彈性模量晶體的結合能：自由粒子結合成晶體過程中釋放的能量原子相互作用勢能：與原子數(shù)目和原子間距有關（體積）壓縮系數(shù)：單位壓強引起的體積的相對變化其中：dp 應力體積絕熱近似下，將p=-dU/dV 代入，得：體彈性模量絕熱近似下，將p=-dU/dV 代入，得：體彈性模量平衡晶體的體變模量為根據(jù)平衡條件化簡，作泰勒公式展開只取到一次項，即線性V0 平衡時晶體的體積平

3、衡位置時則平衡晶體的體變模量為根據(jù)平衡條件化簡，作泰勒公式展開只取到一晶格具有周期性，晶體體積壓強與體彈性模量之間的關系晶格具有周期性，晶體體積壓強與體彈性模量之間的關系1.分子晶體：由具有封閉滿電子殼層結構的原子或分子組成的晶體稱為分子晶體。2 舉例： a)滿殼層結構的惰性氣體He, Ne, Ar, Kr, Xe 非極性(原子正負電荷重心重合)b)價電子已用于形成共價鍵的具有穩(wěn)定電子結 構的分子 NH3, SO2, CH4 在低溫下形 成晶體.有極性(正負電荷重心不重合)2.2 分子力結合-分子晶體1.分子晶體：由具有封閉滿電子殼層結構的原子或分子組成的晶體范德瓦爾斯力是分子間的偶極矩作用，

4、是分子間作用力的 一種。范德瓦爾斯（Van der Waals）力通過范德瓦爾斯力作用結合而成具體有：非極性分子：瞬時偶極矩之間的作用力；極性分子：固有電偶極矩間的靜電力；極性分子的電偶極矩與其在非極性分子上誘導產生的偶極矩之間的作用力。范德瓦爾斯力是分子間的偶極矩作用，是分子間作用力的 一種。范考慮：由惰性原子所組成的最簡單的分子晶體分子晶體主要由 Van der waals 作用進行結合-e-e-e-e(a)(b)瞬時偶極矩的相互作用(a)狀態(tài)產生Coulomb吸引 (b)狀態(tài)產生排斥2.2.1 兩個飽和原子間的相互作用考慮：由惰性原子所組成的最簡單的分子晶體分子晶體主要由 Va在r處所產

5、生的電場為： : 原子極化率。兩個飽和原子，雖然電子是對稱分布，但在某個瞬時具有電偶極矩。設飽和原子1 的瞬時電偶極矩： 飽和原子2 在這個電場的作用下將感應形成偶極矩：在r處所產生的電場為： 兩個飽和原子間的吸引能：兩個飽和原子間的排斥能為：兩個飽和原子間的吸引能：兩個飽和原子間的排斥能為： 勒納瓊斯（Lennard-Jones）勢靠Van der weals 結合的兩原子相互作用能為：A,B是經驗參數(shù)，都是正數(shù) 勒納瓊斯（Lennard-Jones）勢靠Van d 當r = 時，u() = 0，這時吸引能與排斥能相等；的物理意義是兩個飽和原子間的結合能。 當r = 時，u() = 0，這時

6、吸引能設晶體中有N個飽和原子，則晶體的互作用能為：設最近鄰兩飽和原子間的距離為r， 令 有：2.2.2 分子晶體的相互作用能、結合能、體變模量只與晶體結構有關。和設晶體中有N個飽和原子，則晶體的互作用能為：設最近鄰兩飽和原利用極值條件，可得平衡晶體原子最近鄰間距：從而得到平衡晶體的結合能：每個原子的結合能：利用極值條件，可得平衡晶體原子最近鄰間距：從而得到平衡晶體的解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原子； (2)計及最近鄰和次近鄰原子。 是參考原子i與其它任一原子j的距離rij同最近鄰原子間距R的比值( )。試計算面心立方的A6和A12。 例1：由N個惰性氣體原子構成的分子晶體，其總互作用勢能可表示為式中,解:(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(1)只計及最近鄰原(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。 例2：采用雷納德-瓊斯勢，求體心立方和面心立方Ne的結合能之比(說明Ne取面心立方結構比體心立方結構更