材料物理性能复习重点

一、证明题

经典自由电子理论推导

推导各向同（异）性材料的体膨胀系数和线膨胀系数的关系

二、计算题

在500单晶硅中掺有 的硼，设杂质全部电离球该材料的电阻率，（设 u= ， 硅密度2.33g/cm^3,硼原子量为10.8）

假设X射线用铝材屏蔽，如果要是95%的X射线能量不能透过，则铝材的厚度至少要多少？铝的吸收系数为0.42cm-1

三、名词解释

马基申定则：总的电阻包括金属的基本电阻和溶质浓度引起的电阻（与温度无关）。 本征半导体：纯净的无结构缺陷的半导体单晶

介质损耗：电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能量成为电介质的介质损耗 磁化：任何物质处于磁场中，均会使其所占有的空间的磁场发生变化，这是由于磁场的作用使物质表现出一定的磁性，该现象称为磁化 （单位体积的磁矩称为磁化强度） 本征磁矩：原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩构成的原子固有磁矩称为本征磁矩

自发磁化：在铁磁物质内部存在着很强的与外磁场无关的“分子场”，在这种分子场作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发的磁化至饱和，

磁畴：居里点下，铁磁体自发磁化成若干个小区域，称为磁畴 磁晶各向异性：在单晶体的不同晶向上，磁性能是不同的，称为~ 形状各向异性：不同形状的试样磁化行为是不同的，该现象称为~

磁致伸缩：铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化这种现象称为~

技术磁化：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

双光束干涉：两束光相遇后，在光叠加区，光强重新分布，出现明暗相间，稳定的干涉条纹 （条件：频率相同振动方向一致，并且有固定的相位关系）

衍射：光波遇到障碍物时，在一定程度上能绕过障碍物进入几何阴影区。 色散：材料的折射率随入射光的波长而变化

折射率的色散：材料的折射率随入射光的频率减小而减小的性质

双折射：由一束入射光折射后分成两束光的现象。符合折射率的是寻常光，不然是非常光 二向色性：晶体结构的各向异性不仅能产生折射率的各向异性（双折射），而且能产生吸收率的各向异性

四、问答题

1.经典自由电子理论与量子自由电子理论异同

同：金属晶体中，正离子形成的电场是均匀的，价电子是自由的，

异：经典理论认为没有施加外电场时，自由电子沿各个方向运动的几率相同，不产生电流 ？ 量子理论认为每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，所有价电子有不同的能级。

2.评价电介质的主要电学性能指标有哪些？

介电常数、耐电常数、损耗因数、体电阻率和表面电阻率、前三个属于介电性，后者导电性 3.电介质的极化基本形式

电子式极化、离子式极化、偶极子极化、空间电荷极化

4.电介质分类

中性电介质、偶极电介质、离子型电介质 5.抗磁性和顺磁性分别来源于什么？

抗磁性来源于外加磁场作用下电子绕核运动所感应的附加磁矩。抗磁性普遍存在，原子系统的总磁矩等于零时，抗磁性容易表现出来。

顺磁性来源于原子的固有磁矩。条件是固有磁矩不为零 6.体磁性产生的条件？

原子固有磁矩不为零，要有一定的晶体点阵结构

7.光子与固体材料中的原子，离子，电子之间作用的两种结果？

1、电子极化 光线通过介质时，一部分能量被吸收，同时光波速度减小，导致折射产生 2、电子能态转变 8.影响折射率的因素？

构成材料元素的离子半径、材料的结构，晶型和非晶态、材料所受的内应力、同质异构体 9.弹性散射三种情况？

廷德尔散射 米氏散射 瑞利散射 10.激励方式

光致发光 通过光的辐照将材料中的电子激发到高能态从而导致发光

阴极射线发光 利用高能量的电子轰击材料，通过电子在材料内部的多次散射碰撞，使材料中多种发光中心被激发或电离而发光的过程

电致发光 通过对绝缘发光体施加电场，或从外电路将电子注入到半导体导带，导致发光 11.金属热容来源？

来源于受热后点阵离子的振动加剧和体积膨胀对外做功，此外金属与其他固体的重要差别是其内部有大量自由电子，金属热容还和自由电子对热容的贡献有关 12.热膨胀的物理本质

固体材料的热膨胀与原子的非简谐振动有关。简单滴说，温度升高，原子振幅增加，导致原子间间距增大，因此产生热膨胀 13.热传导机制

电子和声子导热是纯金属主要导热机制、光子导热 五、综合题

1.试绘制抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体、反铁磁体的磁化曲线，说明他们的磁化率与温度的关系。磁矩分布有何特点？

抗磁体：磁化率很小，在磁场中受微弱斥力。可分为经典抗磁体、磁化率不随温度变化而变化；反常抗磁体，磁化率随温度变化而变化。

顺磁体：磁化率为正值，受微弱吸引力。磁化率与温度成反比的是正常顺磁体；还有一种是磁化率与温度无关的顺磁体。 铁磁体：在较弱的磁场作用下就能产生很大的磁化强度。铁磁体在高于居里点温度时变成顺磁体，

亚铁磁体：类似于铁磁体，但是磁化率没有铁磁体大

反铁磁体：磁化率是很小的正数，温度低于某温度时，它的磁化率随温度升高而增大，高于这个温度，其行为像顺磁体。

2.说明一般固体的热容和金属的热容是如何产生的，经典热容理论爱因斯坦量子热容理论和

德拜量子热容理论的不同点

固体热容源于受热后点阵离子的振动加剧和体积膨胀对外做功，金属热容还和自由电子对热容的贡献有关。爱因斯坦热容理论：晶体点阵中的原子作相互无关的独立振动，振动能量是量子化的，且所有原子振动频率相同。 德拜量子热容理论：晶体中各原子间存在着弹性斥力和吸力这种力使原子的热振动相互牵连而达到相邻原子间协调地振动。 3.磁化曲线的三个阶段P68