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布洛赫定理是什麼

布洛赫定理,是固體物理和材料科學中的一個基本概念,描述了在周期性勢場中電子的運動。

這個定理是由菲利克斯·布洛赫在1928年提出的,其數學基礎由喬治·威廉·希爾加斯東·弗洛凱亞歷山大·李雅普諾夫等人獨立提出。根據布洛赫定理,在周期性勢場中的電子,其滿足薛丁格方程的波函式具有特殊的形式,即電子的波函式可以表示為平面波乘以一個周期性調製的振幅函式。這意味著在晶體中,電子的波函式振幅(即電子在各點的出現機率)具有周期性變化的性質。這種周期性與晶體的布拉維格子相對應。電子在這種周期勢場中的運動被稱為布洛赫電子,它們可以在晶體中自由移動,但同時受到晶體點陣的周期性影響。

布洛赫定理是理解晶態固體中電子行為的關鍵,對於解釋固體材料的電子能帶結構、導電性和其他物理性質至關重要。