計算由N個質(zhì)量為M的相同原子組成一維單原子鏈的聲子態(tài)密度g(ω),設(shè)單原子鏈的原胞長度為a,
β為恢復(fù)力常數(shù)。
由正負(fù)離子構(gòu)成的一維無限長原子鏈,離子間距為a,離子的質(zhì)量相等,為M,電荷交替變化,第n個離子的電荷為e(−1)n,離子間的相互作用是兩種相互作用的總和,(1)原子間的近鄰相互作用,恢復(fù)系數(shù)為β,(2)離子間的庫侖相互作用。
(1)證明,庫侖相互作用對原子力常數(shù)的貢獻(xiàn)為:

ε0為介電系數(shù),m為自然數(shù)。
(2)證明色散關(guān)系可以表示為
,
其中
,ε0為介電系數(shù)。
(3)證明,當(dāng)qa=π/a時,
考慮一個全同原子組成的平面方格子,正方形的邊長為a,每個原子的質(zhì)量為M,最近鄰原子的力常數(shù)為β。用ul,m記第l列,第m行的原子垂直于格點平面的位移。
(1)證明運(yùn)動方程為:

(2)設(shè)解的形式為
,
證明色散關(guān)系為
。
(3)證明獨(dú)立解存在的區(qū)域為邊長為2π/a的正方形區(qū)域的正方形,分別畫出q=qx,qy=0,和qx=qy時的ω(q)圖。
(4)對于長波長極限,qa<<1時,證明

(5)在第一布里淵區(qū)畫出等ω線,并標(biāo)出ω的極大值點,極小值點和鞍點。