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cyxlcd

金虫 (小有名气)

[求助] 总能增1eV,需要外加多大的电场?

实验中加入电场,晶格发生变化,能量会上升。
那么假设一个大晶胞,体积为500A^3。计算总能增加1eV, 需要多大的外电场。
我自己的思路是按“电场能量密度”列方程:1eV / 晶胞体积  =(1/2)*ε0*E^2
最后得到8.5*10^9 V/M  这个超级大的电场!
而实验中的结果比这个值应该要小3-4个数量级。
我的 思路有问题吗?
怎样从能量的增量推算外场的大小?
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stractor

金虫 (著名写手)

★ ★
sunyang1988(金币+2, 专家考核): 谢谢指点 2012-01-06 23:46:09
你给出的是宏观的能量表达式。
电场强度为电势梯度的负值。在周期性晶格中,比如 z 方向,电场强度为  Ez=-dV/dz. V为静电势,z为空间坐标,d是微分算符。
感觉只要知道这个晶胞的介电常数和各个原子的有效电荷,就能把电场导致的能量计算出来(库伦定律)。这只是我的一个想法而已,不一定科学。
2楼2012-01-06 23:19:20
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cyxlcd

金虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by stractor at 2012-01-06 23:19:20:
你给出的是宏观的能量表达式。
电场强度为电势梯度的负值。在周期性晶格中,比如 z 方向,电场强度为  Ez=-dV/dz. V为静电势,z为空间坐标,d是微分算符。
感觉只要知道这个晶胞的介电常数和各个原子的有效电荷 ...

多谢回复,那么我的这个表示式哪里出了问题呢?为什么推算出来的电场这么大呢?
假定这个电场就是沿Z方向,且是匀强电场。
3楼2012-01-07 10:22:15
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖


感谢参与,应助指数 +1
liliangfang(金币+1): 多谢提示 2012-01-07 11:26:34
......你加的电场实际上只是能量变化的诱因,能量的变化实际上是电子结构甚至原子结构的变化,能量对电子结构要比外场敏感得多。你这么只考虑电场本身的能量肯定是不行的。
4楼2012-01-07 10:48:11
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cyxlcd

金虫 (小有名气)

引用回帖:
4楼: Originally posted by dxcharlary at 2012-01-07 10:48:11:
......你加的电场实际上只是能量变化的诱因,能量的变化实际上是电子结构甚至原子结构的变化,能量对电子结构要比外场敏感得多。你这么只考虑电场本身的能量肯定是不行的。

欢迎讨论!电场的确是能量变化的诱因;构型的的变化使得总能变化。
但是能量守恒,增加的能量不会凭空而来。在这里只有外电场可以提供。
如果我这样估算出来的电场比实验的结果要小也就不说了,关键是估算出来的电场比实验的电场大太多。
5楼2012-01-07 15:31:23
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖


liliangfang(金币+1): 多谢交流 2012-01-07 19:55:22
引用回帖:
5楼: Originally posted by cyxlcd at 2012-01-07 15:31:23:
欢迎讨论!电场的确是能量变化的诱因;构型的的变化使得总能变化。
但是能量守恒,增加的能量不会凭空而来。在这里只有外电场可以提供。
如果我这样估算出来的电场比实验的结果要小也就不说了,关键是估算出来 ...

物体的电子结构变化肯定会伴随着从周围的环境中吸热放热,如果原子位置有变动的话,体积和压强肯定也会有变化。而且这些实验上基本上是不可能观测到的。电场本来就只是诱发电子结构的变化,剩下的为了保持电子结构的稳定,吸热或者放热是一定,所以电场提供的能量非常的小,而主要还是物质和周围的热交换。
6楼2012-01-07 19:36:43
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cyxlcd

金虫 (小有名气)

引用回帖:
6楼: Originally posted by dxcharlary at 2012-01-07 19:36:43:
物体的电子结构变化肯定会伴随着从周围的环境中吸热放热,如果原子位置有变动的话,体积和压强肯定也会有变化。而且这些实验上基本上是不可能观测到的。电场本来就只是诱发电子结构的变化,剩下的为了保持电子结 ...

多谢你的回复。
你说的我觉得还是有道理的。
但是我仍然觉得电场提供的能量应该是主要部分。总觉得还没有把这个问题弄透彻。
7楼2012-01-12 21:04:42
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