A Journey into Reciprocal Space: A Crystallographer's Perspective
Das Konzept des reziproken Raums ist über 100 Jahre alt und wurde insbesondere von Kristallographen verwendet, um die Muster von Flecken bei der Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen zu verstehen. Er hat jedoch eine viel allgemeinere Bedeutung, insbesondere in der Festkörperphysik.
Um zu verstehen, was der reziproke Raum ist, wie man ihn konstruiert und wie man ihn nutzt, muss man zunächst mit dem so genannten realen oder direkten Raum beginnen und dann zeigen, wie der reziproke Raum mit ihm zusammenhängt. Der reale Raum beschreibt die Objekte, die wir um uns herum sehen, insbesondere im Hinblick auf Kristalle, ihre physikalischen Formen und Symmetrien und die Anordnung der Atome darin: die so genannte Kristallstruktur. Der reziproke Raum hingegen befasst sich mit den Kristallen, wie wir sie durch ihre Beugungsbilder sehen.
Kristallographen sind es gewohnt, von den Beugungsbildern zu den Kristallstrukturen zurückzugehen, was wir Kristallstrukturlösung nennen.
In der Festkörperphysik geht man in der Regel den umgekehrten Weg und beginnt mit dem reziproken Raum, um verschiedene Festkörpereigenschaften, wie thermische und elektrische Phänomene, zu erklären. In diesem Buch beginne ich mit der Sichtweise des Kristallographen auf den realen und reziproken Raum und entwickle diese dann in einer für physikalische Anwendungen geeigneten Form weiter.
Für den Kristallographen ist der reziproke Raum ein praktisches Mittel, um mit Beugung umzugehen, während er für den Festkörperphysiker ein Mittel ist, um die Bildung und Bewegung von Wellen zu beschreiben, wobei der Physiker den reziproken Raum als Impuls- oder Wellenvektor k-Raum versteht. Der Grund dafür ist, dass für periodische Strukturen, ein Merkmal normaler Kristalle, elementare Quantenanregungen, z. B.
Phononen und Elektronen, sowohl als Teilchen als auch als Wellen beschrieben werden können. Die hier gegebene Behandlung wird notwendigerweise kurz sein, aber ich hoffe, dass dies ausreicht, um den Leser dazu zu bringen, auf den beschriebenen Konzepten aufzubauen. Ich habe versucht, dieses Buch in einer Form zu schreiben, die sich sowohl für Studenten als auch für Absolventen des Fachs eignet, das wir heute "Physik der kondensierten Materie" nennen.
| ISBN: | 9781643279077 |
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| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Hardcover |
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