材料物理性能部分资料

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1、1.光子这种微观粒子表现出双重性质波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。P2 2.波粒二象性是一切物质（包括电磁场）所具有的普遍属性。P3 3.描述电子运动的概率波的波动方程是薛定谔方程。P4 4.不允许的能量区间称为禁带。P15 5.原子基态价电子能级分裂而成的能带称为价带。相应于价带以上的能带（即第一激发态）称为导带。 P18 6.在晶格中存在角频率为的平面波，称此波为格波。格波的特点是晶体中原子的振动，且相邻原子之间存在固定的位相。P20 7.把频率和波矢的关系叫色散关系。P20 8.声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。（声子的概念）P25 9.由复杂的力化学反应引起的高聚物的

2、特殊流动称为化学流动。分段位移是流动的主要机理。 P39 10.热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K 所需要增加的能量。P42 11.在 20 世纪已发现了两个有关晶体热容的经验定律。一是元素的热容定律杜隆珀替 定律：恒压下元素的原子热容为25J/(Kmol) ；另一个是化合物的热容定律奈曼柯普定律：化合物热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。P4312.热容是和温度无关的常数，这就是杜隆珀替定律。由于双原子的固态化合物，1mol 中的原子数为2N，故摩尔热容为=2 25J/(Kmol) ，三原子固态化合物的摩尔热容Cv=325J/(Kmol) ，依此类

3、推。 P4313.物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为膨胀。P48 14.当固体材料一端的温度比另一端高时，热量就会从热端自动的传向冷端，这个现象就称为热传导。P52 15.气体的传热是依靠分子的碰撞来实现的，在固体中组成晶体的质点处在一定的位置上，相互之间有一定的距离，质点只能在平衡位置附近作微小的振动。P52 （气体的热传导公式： =cvl/3 ）固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。晶格振动是他们的主要导热机制。P53 (简答题：固体材料热传导的微观机理）16.电子电导的特征是具有霍尔效应 。离子电导的特征是存在电解效应 。17. 离子的迁移伴随着一定的质量

4、变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是 电解现象。P107 18. 空带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在的导电方式称为本征导电。本征导电的特点是参加导电的电子和空穴的浓度相同。P110 19. 掺杂就是在共轭结构高分子上产生的电荷转移或氧化还原反应。P113 (CH)n+nxA(CH)n+xxA-1 n 氧化掺杂或 p-型掺杂(CH)n+nxD(CH)n-xxD+1 n 还原掺杂或 n-型掺杂20. 载流子传输的导电模型主要有三个，即一维变程跃迁模型、受限涨落诱导隧道模型及金属岛模型。目前最流行的本征型导电高分子的导电模型是颗粒金属岛模型。P115 21. 超导体 有两个

5、基本有两个基本特征 ：完全导电性和完全抗磁性。P115 22. 在超导态下磁通从超导体中被全部逐出，显示完全的抗磁性（迈斯纳效应）的超导体称作第一类超导体。 在超导态下有部分磁通透入，但仍保留超导电性的超导体称作第二类超导体。 ( 有可能是简答题)P117 23.超导态的电子对运动时不消耗能量，表现出零电阻的特性，这也是超导体中产生永久电流的原因。P118 （可能是简答题）24.随时间变化的部分电流称为吸收电流 ，最后恒定的电流称为漏导电流 ，这种现象称为吸收现象 。P132（有可能是简答题）25.空间电荷的形成主要是因为陶瓷内部具有微观不均匀结构，因而各部分的电导率不一样。P133 26.半

6、导体材料可以分为晶体半导体、非晶体半导体和有机半导体三种类型。P133 27.当电流通过两个不同金属的结点时，除因电流产生的焦耳热外，还要在两接头处额外产生放热或吸热效应，这种现象称为玻尔帖效应 。玻尔帖效应可以用接触电位差来解释。28.材料的磁性来源于原子磁矩。原子磁矩包括：电子轨道磁矩、电子的自旋磁矩和原子核磁矩三部分。 电子的自旋磁矩电子的轨道磁矩原子核磁矩。 物质的磁性主要是由自旋磁矩引起的。 P195 （电子自旋磁矩公式和电子轨道磁矩公式可能会有计算题）29. 工程技术上常用磁导率来表示材料磁化难易程度，而科学研究上则通常使用磁化率。30. 人们通常将矫顽力Hc很小而磁化率 很大的材

7、料成为软磁材料 ， 而将Hc很大而磁化率较小的材料成为硬磁（或永磁）材料，某些磁滞回线趋于矩形的材料则成为磁矩材料 。31. 顺磁体的磁化乃是磁场克服热运动干扰，使原子磁矩沿磁场方向排列的过程。32. 在没有外磁场的情况下，材料所发生的磁化称为自发磁化 ，铁磁性物质自发磁化是是由于电子间的相互作用而产生的。简答题1. 试简述对 薛定谔方程的理解。 P5答：一质量为m 并在势能为U（x,y,z）的势场中运动的微观粒子，其运动的稳定状态必然与波函数 （x,y,z)相联系。这个方程的每一解（x,y,z)表示粒子运动可能有的稳定态，与这个解相对应的常数E，就是粒子在这种稳态下具有的能量。求解方程时，不

8、仅要根据具体问题写出势函数U ，而且为了使 （x,y,z)是合理的， 还必须要求 是单值、 有限、 连续、归一化的函数。 由于这些条件的限制，只有当薛定谔方程式中能量E具有某些特定值时才有解。这些特定的值叫本征值 ，而相应的波函数叫做本征函数 。2. 什么是 霍尔效应 ？P5 答：取一金属导体， 放在与它通过的电流方向相垂直的磁场内，则在横跨样品的两面产生一个与电流和磁场都垂直的电流，这种现象称为霍尔效应。3. 什么叫 单电子近似、禁带和允带、能带理论？P13 答：假定固体中的原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动。 这样就把问题简化为单电子问题，这种方法称

9、为 单电子近似 。用这种方法求出的电子在晶体中的能量状态，将在能级的准连续谱上法会现能隙，即为禁带和允带 。因此，用单电子近似处理晶体中电子能谱的理论，称为能带理论 。4. 什么叫 光学波 （光学支格波）和声学波 （声频支格波）？P23 答：双原子复式格子的两种格波的振动频率，1支格波的频率总比2支格波的低。 2支格波可以用红外光来激发，所以也叫 光学支格波 （简称光学波） 。1支格波可以用超声波来激发，也叫 声频支格波 （简称声学波） 。5. 简述 爱因斯坦模型的缺点及原因。P45 答：Cv值按指数随温度而变化，而不是从实验中得出的按T3变化的规律。这就使得在低温区域，按爱因斯坦模型计算出的

10、Cv与实验值相比，下降太多。这主要是由于爱因斯坦模型的基本假设有问题，实际固体中， 各原子的振动不是彼此独立地以同样频率振动，原子振动间有耦合作用， 温度低时这一效应尤其显著。此外，爱因斯坦也没有考虑低频率振动，忽略低频率振动之间频率的差别是此模型在低温不准的原因。6. 简述固体材料的热膨胀机理。P49 答: 材料的膨胀是由于原子间距增大的结果，而原子间距是指晶格结点上原子振动的平衡位置间的距离。材料温度一定时，原子虽然振动，但它平衡位置保持不变，材料就不会因温度升高而发生膨胀；而温度升高时，会导致原子间距增大。我们可以用如图26 双原子模型进行示意， 设有两个原子，其中一个在b 点固定不动，

11、另一个以a 点为中心振动，振幅位置如虚线 1 和 2 所示。当温度由T1升高到T2时，振幅增大且振动的平衡位置a 也向右偏移，从而导致原子间距增大，材料发生膨胀。（ 图在课本第49 页）7. 什么是 超导现象，金属产生电阻的原因是什么？ P109 答：量子力学证明，在0K下，电子波在理想的完整晶体中的传播将不受阻碍，形成无阻传播，所以电阻为零，这就是所谓的超导现象 。当晶体点阵完整性遭到破坏时，电子波将受到散射。在实际金属内部中不仅存在着缺陷和杂质，而且温度不为0K，由于温度引起离子热振动以及缺陷和杂质的存在，都会使点阵周期性遭到破坏，对电子波造成散射，这是 金属产生电阻的原因。8. 简述 冷

12、加工变形引起金属电阻率增大的原因。 P121 答：可认为是由于冷加工变形使晶体点阵畸变和晶体缺陷增加，特别是空位浓度的增加，造成点阵电场的不均匀而加剧对电子散射的结果。此外， 冷加工变形使原子间距改变，也会对电阻率产生一定的影响。若对冷加工变形的金属进行退火，使它产生恢复和再结晶，则电阻下降。9. 什么是 双碱效应 ，什么是 压碱效应 ？P131 答：双碱效应是指当玻璃中碱金属离子总浓度大（占玻璃组成25% 30% ）时，碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子比含一种碱金属离子的玻璃电导率要小。压碱效应是指含碱玻璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化物， 使玻璃的电导率降低。10.

13、吸收现象产生的原因。P132 答：主要是因为在外电场作用下，瓷体内自由电荷重新分布的结果。当不加电场时，因热扩散，正负离子在瓷体内均匀分布，各点的密度、能级大致一致。但在电场作用下，正负离子分别向负、正极移动，引起介质内各点离子密度变化，并保持在高势垒状态。在介质内部，离子减少， 在电极附近离子增加，或在某地方积聚， 这样形成自由电荷的积累，称空间电荷，也叫容积电荷。 空间电荷的形成和电位分布改变了外电场在瓷体内的电位分布，因此引起电流变化。11. 什么是 本征半导体，并归纳其 电学特性。P135 答：本征半导体是指纯净的无结构缺陷的半导体单晶。本征半导体的电学特性：1 本征激发成对地产生自由

14、电子和空穴，所以自由电子浓度与空穴浓度相等， 都是等于载流子的浓度ni。2 禁带宽度Eg越大， 载流子浓度ni越小。3 温度升高时载流子浓度ni增大。4 载流子浓度与原子密度相比是极小的，所以本征半导体的导电能力很微弱。12. 什么是n型半导体。P135 答：在本征半导体中掺入五价元素的杂质就可以使晶体中自由电子的浓度极大的增加，这是因为五价元素的原子有五个价电子，当它替换晶格中的一个四价元素的原子时，它只需四个价电子与周围的四个四价元素的原子以共价键相结合，还有一个价电子变成多余的。13. 什么是P型半导体。P136 答：在本征半导体中掺入三价的杂质元素，就可以使晶体中空穴浓度大大的增加。因

15、为三价元素的原子只有三个价电子，当它替换晶格中的一个四价元素的原子时，与周围的四个四价元素的原子组成四个共价键，必然减少了一个价电子，形成一个空位置。14. 与本征半导体相比， 杂质半导体（n型半导体和p型半导体）具有哪些特性？P137 答：1 掺杂浓度与原子密度相比虽很微小，但是却能使载流子浓度极大地提高，因而导电能力也显著地增强。掺杂浓度越大，其导电能力也越强。2 掺杂只是使一种载流子的浓度增加，因此杂质半导体主要靠多子导电。15. 什么是 PTC 现象？（可能是填空题）P137 答：价控型BaTiO3半导体最大特征是在材料的正方相 立方相变点（居里点）附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了34 个数量级，即所谓PTC 现象。16. 什么叫 塞贝克（Seebeck ）效应？P141 答：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应，回路中产生的电势称为热电势，电流称为热电流，上述回路称为热电偶或者温差电池。17. 什么叫 温差电位差 ？温差电位差 产生的原因 ？ P143 答：当一种金属的两端温度不同（即存在温度梯度）时，在引起热流的同时，也将造成自由电子的流动，而这种流动又会引起一种电位差，称为温差电位差。产生的原因：18.什么叫 玻尔帖效应 ？P149 答：当