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1、材料物理学复习提纲第一章 材料的热学性能1. 声子：用以描述晶格热振动的能量量子。2. 热容：在没有相变或化学反应的条件下，物体温度升高 1K 所吸收的热量。3. 热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象叫做热膨胀。4. 热传导：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端，这个现象称为热传导。5. 导热率：指单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。重点内容：1、格波是多频率振动的组合波。（1）如果振动着的质点中包含频率甚低的格波，质点彼此之间的位相差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为“声频支振动” 。（2）格波中频率甚高的振动波，质点彼此之间的位相差很大，
2、邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动” 。2、恒压热容与恒容热容的比较：（1）由于恒压加热过程中，物体除温度升高外，还要对外界做功，所以 CP CV（2）C P的测定比较简单，但 CV更有理论意义，因为它可以直接从系统的能量增量计算（3）对于凝聚态材料，C P与 CV差异很小；但在高温时，C P和 CV的差别增大3、固体的导热微观机理包括：电子导热、声子导热和光子导热4、温度对无机非金属材料热导率的影响：（1）在低温段，近似与 T 3成比例地变化，随着温度升高，迅速增大，这是因为低温段主要是热容对热导率的影响，而热容随温度的三次方成正比。（2）温度高于某一温度后，热容
3、与温度的关系不再是三次方的关系，并在德拜温度以后，趋于一恒定值。这时对热导率的影响主要是声子的平均自由程起作用，其随温度升高而下降。故某个低温处，出现了极大值。（3）到了某高温时，热容趋于定值，而平均自由程达到下限值，因而热导率趋于恒定；更高温度时，由于光子导热的影响使热导率又有所增大。5、晶体与非晶体导热系数曲线的比较：（1）非晶体的导热系数（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小。（2）在高温下，二者比较接近，因为声子热容在高温下都接近 3R。（3）非晶体与晶体导热系数曲线的重大区别是前者没有导热系数峰值点。第二章 材料的导电性能1. 载流子：能够携带电荷的粒子称为载流子。2. 允
4、带：允许电子能级存在的能量范围。3. 禁带：不允许电子能级存在的能量范围。4. 满带：所有的能级都被电子填满的允带。5. 不满带：能级被电子部分填充的允带。6. 空带：所有的能级都没有电子占据的允带。7. 本征半导体：所有价电子都参与成键，并且成键都处于饱和状态。8. n 型半导体：所有结合键被价电子填满后仍有部分富余的价电子，称作 n 型半导体。9. p 型半导体：所有价电子都成键后仍有些结合键缺少价电子，而出现一些空穴，称作 p 型半导体。10. 杂质的补偿作用：不同类型的杂质相互抵消而使半导体的导电能力减弱的现象，称为杂质的补偿作用。重点内容：1. 导体、半导体、绝缘体能带结构的比较：导
5、体 半导体 绝缘体禁带 较小 较大价带 非满带 满带 满带2. 温度对金属导电性的影响：（1）高温下（T 2/3 D） ，正比关系： T（2）低温下（T D） ， 五次方关系： T 5（3）2K 以下，电子散射为主，平方关系： T 23. 常用半导体材料在不同温度区间电导率与温度之间的关系：1）低温区（电离区）：电导率随温度升高而增加。2）中温区（耗尽区）：电导率随温度的升高保持不变，甚至可能略微下降。3）高温区（本征区）：电导率随温度升高重新增加。第三章 材料的磁学性能1. 磁化：外磁场作用下，各磁矩有规则的取向，使磁介质宏观显示磁性，这就叫磁化。2. 磁化率：磁化强度 M 与磁场强度 H
6、的比值称为磁化率。3. 抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性4. 居里温度：铁磁体在高于某一临界温度变成顺磁体，这一临界温度称为居里温度或居里点。5. 磁畴：在铁磁体内分成大量自发磁化的小区域（磁矩方向一致） ，该小区域称为磁畴。6. 磁晶各向异性：晶体的不同取向与外磁场平行时，磁化的难易不同。7. 磁化功：铁磁体磁化时消耗的能量。8. 磁晶各向异性能 Ek：磁化强度矢量在铁磁体中沿不同方向的能量差。9. 磁致伸缩：在磁场中磁化时，铁磁体的尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩。10. 技术磁化：指在外磁场作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和状态的内部变化过程。11. 剩余磁感应强度 B
7、r（剩磁）：铁磁性材料经饱和磁化，当外磁场降为 0 时，得到不为零的磁感应强度。12. 磁滞效应：B 变化总是落后于 H 的变化的现象。重点内容：1、原子具有磁矩是物质具有磁性的根源，原子磁矩有 3 个来源：电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核自旋磁矩。2、磁畴壁厚度的影响因素：（1）畴壁的厚度越大，相邻磁矩夹角越小，交换作用能越小所以交换作用能倾向于使畴壁变厚。（2）畴壁的厚度越大，偏离易磁化方向的磁矩越多，磁晶各向异性能越大所以磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。3、铁磁体材料技术磁化的主要过程：1）畴壁可逆迁移区：磁场强度较低时，畴壁不足以克服内应力和杂质等障碍物的钉扎作用，畴壁的运动是可逆的
8、即当外磁场取消后，铁磁体即可回到消磁状态。2）畴壁不可逆迁移区：随着外加磁场强度的增大，畴壁在外磁场的作用下克服钉扎作用而移动，当外磁场取消后，仍有剩磁存在。3）磁畴转动区：当磁场强度再继续增大，与外磁场方向不一致的磁畴，磁化矢量会按外场方向转动。4、铁磁性产生的条件：必要条件：原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态；充分条件：磁性物质内部相邻原子的电子交换积分为正，即 a（原子核之间的距离）/r（电子壳层半径）之比大于 3。第四章 材料的介电性能1. 电介质的极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。2. 束缚电荷（极化电荷）：由于极化而在电介质表面出现的电荷。3. 非极性分子电介质：分
9、子的正负电荷统计中心重合的电介质。4. 极性分子电介质：分子的正负电荷统计中心不重合，存在电偶极子的电介质。5. 电子位移极化：在外电场作用下，原子（或离子）外围的电子云相对于原子核发生位移，原子中的正、负电荷重心产生相对位移，这种极化就称为电子位移极化。6. 介质损耗：电介质在电场作用下，在单位时间内因发热而消耗的能量称为介质损耗。7. 介电体击穿：在高电场下介电体中的电流急剧增大，在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象。8. 电畴：由自发极化方向相同的晶胞所组成的小区域称为电畴，分隔相邻电畴的界面称为畴壁。9. 饱和极化强度 Ps：电滞回线 B-C 线性部分反向外推至 E = 0 在纵轴
10、P 上的截距。10. 剩余极化强度 Pr：当正向电场逐渐减小至 0 时，仍存在不为零的极化强度。11. 压电效应（压电性）：某些介质在应力的作用下，发生电极化或电极化的变化，导致晶体表面出现束缚电荷变化的现象。12. 逆压电效应：在压电体的适当方向施加外电场会导致压电体发生形变的现象。重点内容：1. 电子位移极化的主要特点：（1）建立或消除极化所需时间极短；（2）电子位移极化率十分小；（3）具有弹性，当外电场去掉时，作用中心又马上会重合而整个呈现非极性，故电子位移极化没有能量损耗；（4）温度对电子位移极化影响不大。2. 偶极子转向极化机理。3. 晶体具有铁电性的条件：必要条件：铁电晶体一定是极
11、性晶体。充分条件：铁电体具有特殊的晶体结构。4. 从实用的观点来看，电滞回线是铁电性的一个最重要的标志。5. 介质具有压电性的条件：（1）其晶体结构不具有对称中心。（2）压电晶体还必须是离子晶体或者由离子团组成的分子晶体。6. 压电体、热释电体、铁电体的关系：第五章 材料的光学性能1. 色散：材料的折射率 n 随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小的性质，称为折射率的色散。2. 光的选择性吸收：指同一物质对某一种波长的吸收系数可以非常大，而对另一种波长的吸收系数可以非常小。3. 光的均匀吸收：如果介质在可见光范围对各种波长的吸收程度相同，则称为均匀吸收。4. 发射光谱：指在一定的激发条件下
12、发射光强按波长的分布。5. 激发光谱：指材料发射某一种定谱线（或谱带）的发光强度随激发光的波长而变化的曲线。6. 发光寿命：发光体在激发停止之后持续发光时间的长短称为发光寿命。重点内容：1. 影响材料折射率的主要因素：（1）构成材料元素的离子半径；（2）材料的结构、晶型；（3）材料存在的内应力；（4）同质异构体。2. 表征光吸收规律的朗伯特定律：xeI0I：发生吸收以后所剩下的光强度；I0：入射光强度；：吸收系数；x：厚度3. 光能的损失包括：反射损失、吸收损失、散射损失透射光与入射光光强度的关系： （掌握式中各参数与各种光xSemI)(201(能损失的对应关系）4. 激光的特点：单色性、相干性极好、方向性极好、亮度极高第六章 材料的弹性及内耗1. 弹性：物体在外力作用下改变其形状及大小，外力卸除后又可回复到原始形状及大小的特征。2. 滞弹性：材料在弹性范围内的非弹性现象，即应变对应力的滞后,称为滞弹性。3. 内耗：由于固体内部的原因使机械能消耗的现象称为内耗或阻尼。
