3.4确定晶格振动谱的实验测定方法

3.,4,晶格振动谱的实验测定方法,实验方法主要有中子的非弹性散射、,X,射线和光的散射。,3.,4.1,中子的非弹性散射,1.原理,散射过程满足能量守恒和准动量守恒。,中子与晶体中声子的相互作用,中子与晶体的相互作用,中子吸收或发射声子,非弹性散射,晶格振动的频率,与波矢 之间的关系 称为格波的,色散关系,，也称为,晶格振动谱,。,入射中子流：,从晶体中出射的中子流：,为中子质量,由能量守恒和准动量守恒得：,动量为,能量为,动量为,能量为,“,+,”,表示吸收一个声子,“,-,”,表示发射一个声子,不发射和吸收声子时,测出不同散射方向上的动量 ，,固定入射中子流的动量 ， ；,中子源,单色器,准直器,准直器,样品,分析器,探测器,2,中子谱仪结构示意图,反应堆中产生的慢中子流,布拉格反射产生单色的动量为,P,的中子,布拉格反射产生单色的动量为,P,的中子,2.仪器,3.,4.2,光的散射和,X-,射线散射,1.光的散射,散射过程满足能量守恒和准动量守恒。,光子与晶体中声子的相互作用,光子与晶体的相互作用,光子吸收或发射声子,非弹性散射,“,+,”,表示吸收一个声子,“,-,”,表示发射一个声子,和,代表入射光的波矢和能量，,和,代表出射光的波矢和能量。,可见光范围，波矢为10,5,cm,-1,的量级，故相互作用的声子的波矢也在,10,5,cm,-1,的量级，只是布里渊区中心附近很小一部分区域内的声子，即长波声子,。,(1)布里渊散射：光子与长声学波声子的相互作用；,(2)拉曼散射：光子与光学波声子的相互作用；,2.,X-,射线散射,X,光光子能量,-,10,4,eV,声子,能量,-,10,-2,eV,能量变化很少，不易测量。,(3)斯托克斯散射：散射频率低于入射频率的散射；,(4)反斯托克斯散射：散射频率高于入射频率的散射。,