材料物理思考題

材料物理思考題1、表面張力的定義。答：表面張力也可以理解為系統(tǒng)增加單位面積時(shí)所需做的可逆功。2、簡(jiǎn)述影響聚合物表面張力的因素，舉例說(shuō)明減少聚合物表面張力的方法。答：（1）①溫度:Guggenheim自低分子出發(fā)，提出了可用于聚合物表面張力與溫度關(guān)系的公式：γ0—溫度為0K時(shí)的表面張力TC—臨界溫度②化學(xué)結(jié)構(gòu):表面張力大小主要取決于聚合物分子中的鏈節(jié)單元結(jié)構(gòu)。通常，非極性聚合物較極性聚合物的表面張力值低。③分子量及其分布:聚合物分子量分布對(duì)其表面張力也有一定的影響。聚合物中分子量小的部分會(huì)使其表面張力減小，尤其是它們有濃集于聚合物表面的趨勢(shì)，從而引起表面張力γ值下降。④高分子物態(tài)轉(zhuǎn)變的影響:當(dāng)聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時(shí)，其表面張力出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的連續(xù)性變化，而結(jié)晶－熔融轉(zhuǎn)變過(guò)程中的表面張力變化具有非連續(xù)性。在兩力學(xué)狀態(tài)下的聚合物表面張力隨溫度變化之系數(shù)也有不同數(shù)值。⑤共混:共混物的表面張力大小往往受其體系的相容性影響。通常，共混物的表面張力隨其相容性的減小而增加。⑥添加劑:低表面能添加劑具有降低聚合物表面張力的作用。（2）解釋聚合物表面組成、形態(tài)與內(nèi)部不同的原因。答：因?yàn)椴牧蟽?nèi)部原子受到周圍原子的相互作用是相同的，而處在材料表面的原子所受到的力場(chǎng)卻是不平衡的因此材料的表面與其內(nèi)部本體，無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是化學(xué)組成上都有明顯的差別。5、什么是粉體活性。答：粉體的活性是指組成粉體顆粒的各種質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子）的活動(dòng)性。即指質(zhì)點(diǎn)脫離粉體顆粒中各種結(jié)合鍵的束縛，進(jìn)入“自由”空間的能力。粉體的尺寸是怎樣劃分的，決定它大小的因素是什么？答：通常將顆粒尺寸為150~500μm的粉體稱為粗粉體；40~150μm的稱為中等粉體；10~40μm的稱細(xì)粉體；0.5~10μm的稱為極細(xì)粉體；0.5μm以下的則是超細(xì)粉體。7、粉體具有什么樣的聚集態(tài)特征。答：似固體，而又具有流動(dòng)性；似液體，但又能夠堆積成堆；似氣體，幾種不同的粉體可以均勻地混合在一起，但無(wú)論怎樣混合都不能成為單一的相；粉體有巨大的比表面積和很高的活性。怎樣判斷固體材料的表面潤(rùn)濕性。答：三種潤(rùn)濕發(fā)生的條件可歸納如下：

（1）粘附潤(rùn)濕：

（2）浸濕：

（3）鋪展?jié)櫇瘢毫?xí)慣上規(guī)定θ=90°為潤(rùn)濕與否的標(biāo)準(zhǔn)，即θ>90°為不潤(rùn)濕，θ<90°為潤(rùn)濕，θ越小潤(rùn)濕越好。當(dāng)平衡接觸角θ=0°或不存在時(shí)為鋪展。闡述納米材料的定義和存在狀態(tài)，說(shuō)明產(chǎn)生納米材料獨(dú)特性的根源。答：納米微粒一般在1~100nm之間，其粒度介于原子簇和超細(xì)微粒之間，處于微觀粒子和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域。納米顆粒是一種零維量子材料。即由少量分子或原子堆積而成的，在空間三維方向上的尺度均在納米量級(jí)。這種結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，目前尚無(wú)法找出明確的規(guī)律，但這也正是納米固體的特殊之處，使其具有許多與晶態(tài)、非晶態(tài)、原子簇等不同的物理、化學(xué)性質(zhì)。什么是顆粒表面雙電層結(jié)構(gòu)。答:粉體表面的電性是由粉體表面的荷電離子，如H+、OH-等決定的。粉體物料在溶液中的電性還與溶液的pH值及離子類型有關(guān)。若顆粒表面帶有某一種電荷（如正電荷），其表面就會(huì)吸附相反符號(hào)的電荷（即負(fù)電荷），構(gòu)成雙電層。什么是X電位和等電點(diǎn)。答：等電點(diǎn)：兩性離子所帶電荷因溶液的pH值不同而改變,當(dāng)兩性離子正負(fù)電荷數(shù)值相等時(shí),溶液的pH值即其等電點(diǎn).X電位：12、說(shuō)明增容的涵義以及增容的方法。答：增容作用有兩方面涵義：一是使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上均勻的共混產(chǎn)物；另一是改善聚合物之間相界面的性能，增加相間的粘合力，從而使共混物具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的優(yōu)良性能。加入增容劑法：混合過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)所引起的增容作用聚合物組分之間引入相互作用的基團(tuán)共溶劑法和IPN法聚合物相容性是怎樣判斷的。答：最常用的判據(jù)是聚合物溶解度參數(shù)和Huggins-Flory相互作用參數(shù)。試述聚合物溶解參數(shù)的定義以及測(cè)定方法。答：（1）定義：內(nèi)聚能密度的開(kāi)平方。（2）測(cè)定方法：①對(duì)于低分子化合物，摩爾蒸發(fā)熱ΔH與內(nèi)聚能ΔE之間的關(guān)系為：R—?dú)怏w常數(shù)；T—絕對(duì)溫度。聚合物不能蒸發(fā)，溶解度參數(shù)δ與摩爾吸引常數(shù)的關(guān)系為：d—密度；M—分子量；Gi—組成分子的化學(xué)基團(tuán)摩爾吸引常數(shù)。②另外，也可用濃度測(cè)定法，即將聚合物溶于一種溶劑中，然后選擇一種與溶劑互溶的該聚合物的沉淀劑進(jìn)行滴定，直到出現(xiàn)混濁。③采用溶脹法測(cè)定其溶解度參數(shù)δp。說(shuō)明溶解度參數(shù)理論的使用范圍。答：溶解度參數(shù)理論僅僅考慮到分子之間的色散力，因而僅適用于非極性分子的情況，這時(shí)混合焓為正值或?yàn)榱?。IPN是怎樣分類的。答：IPN從形態(tài)學(xué)可分為相對(duì)地分為理想IPN（CIPN）、部分IPN（PIPN）和相分離IPN（PSIPN）三種；IPN按制備方法可分為分步IPN、同步IPN（SIN）、膠乳IPN（LIPN）等，這種分類是具有實(shí)用價(jià)值的。分步IPN中還包括泡沫IPN（FIPN），這是將含有微孔的交聯(lián)聚合物在單體或低聚體中溶脹再使單體或低聚體聚合而制得的IPN。什么是IPN的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及IPN的形態(tài)結(jié)構(gòu)是從哪幾個(gè)方面表述的。答：互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)系指相分離程度，相的連續(xù)性程度及相互貫穿的程度，相疇（微區(qū)）的形狀、尺寸以及界面層的結(jié)構(gòu)。說(shuō)出二元聚合物體系相容的穩(wěn)定條件答：在恒定溫度T和壓力P下，多元體系熱力學(xué)平衡的條件是其混合自由焓ΔGm為極小值。21、說(shuō)明部分相容聚合物體系所表現(xiàn)出的最高臨界溫度（UCST）和最低臨界溫度（LCST）答：最高臨界溫度（UCST）：超過(guò)此溫度，體系完全相容，低于此溫度，為部分相容。最低臨界溫度（LCST）：低于次溫度，體系完全相容，高于此溫度，為部分相容。22、說(shuō)出決定IPN相疇尺寸的主要因素答：相疇尺寸與界面張力系數(shù)γ成正比，與網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)密度v1成反比。簡(jiǎn)述電子的波粒二象性、測(cè)不準(zhǔn)原理、薛定諤方程、定態(tài)波函數(shù)。答：波粒二象性是指某物質(zhì)同時(shí)具備波的特質(zhì)及粒子的特質(zhì)。不確定性原理表明，粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定。如果波函數(shù)可以表示為一個(gè)空間坐標(biāo)的函數(shù)ψ(x,y,z)與一個(gè)時(shí)間函數(shù)的乘積，并且整個(gè)波函數(shù)隨時(shí)間的改變由因子e^(-t*E*i*2π/h)決定,這個(gè)波函數(shù)就稱為“定態(tài)波函數(shù)”。它可表示為ψ(x,y,z,t)=ψ(x,y,z)e^(-t*E*i*2π/h),其中，E為確定的能量。簡(jiǎn)述薛定諤方程描述電子能量狀態(tài)的物理意義答：這是一個(gè)描述一個(gè)粒子在三維勢(shì)場(chǎng)中的定態(tài)薛定諤方程。所謂勢(shì)場(chǎng)，就是粒子在其中會(huì)有勢(shì)能的場(chǎng)，比如電場(chǎng)就是一個(gè)帶電粒子的勢(shì)場(chǎng)；所謂定態(tài)，就是假設(shè)波函數(shù)不隨時(shí)間變化。解釋定態(tài)波函數(shù)以及意義答：粒子在空間某處出現(xiàn)的幾率不隨時(shí)間而改變,這是定態(tài)的一個(gè)重要性質(zhì)。決定電子能量狀態(tài)的量子數(shù)是怎樣得出的答：為了描述原子中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,薛定諤提出了一種波動(dòng)方程,現(xiàn)在我們稱為薛定諤方程.這個(gè)偏微分方程的數(shù)學(xué)解很多,但從物理意義看,這些數(shù)學(xué)解不一定都是合理的.為了得到原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)合理的解,必須引用只能取某些整數(shù)值的三個(gè)參數(shù),稱它們?yōu)榱孔訑?shù)。28、說(shuō)明核外電子運(yùn)動(dòng)或能量狀態(tài)與其四個(gè)量子數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系答：主量子數(shù)n用來(lái)描述電子能態(tài)的能量En。角量子數(shù)l所表征是電子云的形狀。磁量子數(shù)m反映了軌道的空間取向，決定了外磁場(chǎng)作用下電子云在空間的伸展方向，是軌道量子數(shù)的空間投影。自旋量子數(shù)ms：原子中電子除了以極高速度在核外空間運(yùn)動(dòng)之外，也還有自旋運(yùn)動(dòng)。電子有兩種不同方向的自旋，即順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较虻淖孕Ｔ拥臍咏Y(jié)構(gòu)是根據(jù)什么規(guī)則確定的答：泡利不相容原理、能量最低原理、洪特規(guī)則。30、解釋電子能級(jí)、激發(fā)與電離、特征輻射、原子光譜、分子光譜和X-射線光譜答：電子能級(jí)：電子的能量是由它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所確定的，相應(yīng)地，也就有一系列分離的能量狀態(tài)，稱為電子能級(jí)。激發(fā)與電離：在外來(lái)能量的作用下，原子中的電子一旦獲得足夠的能量就可以從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，結(jié)果使第能級(jí)上出現(xiàn)了電子空位，原子系統(tǒng)的能量也因此而升高，這個(gè)過(guò)程稱為電子的受激過(guò)程，原子受激后將處于激發(fā)態(tài)。如果原子獲得了較大的能量而進(jìn)入了真空能級(jí)，這一過(guò)程實(shí)際上是電子脫離了束縛態(tài)，成為自由電子，我們將這個(gè)過(guò)程稱為電離。特征輻射：原子或離子收到激發(fā)時(shí)，受激的原子或離子回到基態(tài)時(shí)，多出的能量就會(huì)以輻射的形式釋放出去。由于原子能級(jí)間的變化是不連續(xù)的，因此輻射產(chǎn)生的光譜是線狀光譜。又因?yàn)榫€狀光譜是與原子結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的，可以反映該原子的結(jié)構(gòu)特征，故線狀譜也稱原子的特征光譜，相應(yīng)的輻射稱為特征輻射。原子光譜：是原子價(jià)電子能級(jí)發(fā)生變化而產(chǎn)生的，原子能級(jí)的本質(zhì)是價(jià)電子能級(jí)。分子光譜：包括了電子能級(jí)躍遷、原子振動(dòng)能級(jí)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化所產(chǎn)生的光譜。X-射線光譜：內(nèi)層電子的激發(fā)能比較高，如果內(nèi)層電子躍遷復(fù)位過(guò)程中以光子的形式釋放能量，則會(huì)產(chǎn)生具有特征能量的X射線。指出電子能級(jí)躍遷、原子振動(dòng)能級(jí)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)與紫外、紅外和微波光譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系答:電子光譜對(duì)應(yīng)的是紫外光和可見(jiàn)光區(qū)域；振動(dòng)光譜對(duì)應(yīng)的是近紅外和中紅外區(qū)域；轉(zhuǎn)動(dòng)光譜則對(duì)應(yīng)紅外區(qū)域以及微波區(qū)域。32、什么是俄歇電子或俄歇效應(yīng)答：由一個(gè)電子充填內(nèi)殼層的空位，在此過(guò)程中放出的能量再次使原子電離，從使另外一個(gè)電子脫離原子成為二次電子，這種二次電子就成為俄歇效應(yīng)。解釋名詞：能帶、滿帶、空帶和禁帶能級(jí)答：當(dāng)很多原子聚集成固體時(shí)，原子能級(jí)分裂成很多亞能級(jí)，并導(dǎo)致系統(tǒng)能量下降，由于這些亞能級(jí)彼此非常接近，故稱它們?yōu)槟軒АM帶：在能帶結(jié)構(gòu)中，如果一個(gè)能帶中的各能級(jí)都被電子填滿，這樣的能帶被稱為滿帶。空帶：同各個(gè)原子的激發(fā)能級(jí)相對(duì)應(yīng)的能帶，在未被激發(fā)的情況下沒(méi)有電子填入，這樣的能帶就稱為空帶。禁帶：有些固體在價(jià)帶與空帶之間存在著這一段能量間隔，在這個(gè)區(qū)域永遠(yuǎn)不可能有電子，這個(gè)能量區(qū)域稱為禁帶或帶隙。畫(huà)出Na、Mg、Al金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)示意圖3s3p3s3s3p3s3p3s3p （a）Na（b）Mg（c）Al對(duì)比畫(huà)出絕緣體和半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)示意圖36、金屬電阻主要受什么因素影響，為什么它隨溫度升高而增大。答：（1）溫度的影響：溫度升高會(huì)使離子振動(dòng)加劇，熱振動(dòng)振幅加大，原子的無(wú)序度增加，周期勢(shì)場(chǎng)的漲落也加大。這些因素都使電子運(yùn)動(dòng)的自由程減小，散射概率增加而導(dǎo)致電阻率增大。冷加工變形的影響雜質(zhì)的影響38、什么是經(jīng)典自由電子理論以及假設(shè)條件。答：假設(shè)：價(jià)電子可以在整個(gè)金屬中完全自由運(yùn)動(dòng)，并設(shè)想自由電子體系是一種電子間毫無(wú)相互作用的理想氣體，其行為符合經(jīng)典的麥克斯韋-玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)規(guī)律。經(jīng)典自由電子理論：說(shuō)出理論推導(dǎo)歐姆定律和焦耳一楞次定律的假設(shè)條件答：導(dǎo)出歐姆定律的假設(shè)：假設(shè)道題單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目為n，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與電場(chǎng)E垂直的單位面積的電量δ=neυ。導(dǎo)出焦耳一楞次定律的假設(shè)：設(shè)單位體積金屬導(dǎo)體中的自由電子數(shù)目為n，單位時(shí)間內(nèi)電子與離子實(shí)碰撞1/τ次。說(shuō)出自由電子量子理論及其假設(shè)條件，寫(xiě)出費(fèi)半—狄拉克分布函數(shù)金屬中價(jià)電子責(zé)成自由電子的氣體是理想氣體，電子之間無(wú)相互作用，各自獨(dú)立地在離子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。假設(shè)條件：電子彼此不能區(qū)分；一個(gè)能帶每一個(gè)能級(jí)只能被兩個(gè)自旋相反的電子占據(jù)。費(fèi)半—狄拉克分布函數(shù)什么是費(fèi)米能級(jí)和自由電子費(fèi)米氣體。答：（1）費(fèi)米能級(jí)：在0K時(shí)，電子所占據(jù)的最高能級(jí)稱為費(fèi)米能級(jí)。（2）自由電子費(fèi)米氣體：指電子公有化后無(wú)相互作用，自由電子中速度小的電子位于低能態(tài)，速度大的電子位于高能態(tài)，從低到高依次填充直至費(fèi)米能級(jí)并且遵從泡利不相容原理的電子氣。42、說(shuō)出點(diǎn)陣周期場(chǎng)中的能帶理論及其假設(shè)條件答：假設(shè)固體中的原子核固定不懂并設(shè)想每個(gè)電子是固定在原子核的勢(shì)場(chǎng)及其他電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這樣就把問(wèn)題簡(jiǎn)化成單電子問(wèn)題，這種方法成為單電子近似。用這種方法近似處理晶體中電子能譜的理論稱為能帶理論。假設(shè)：把電子運(yùn)動(dòng)看作基本上獨(dú)立的，它們的運(yùn)動(dòng)遵守量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)規(guī)律--費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)規(guī)律；什么是K空間和布里淵區(qū)答：（1）微觀粒子具有波動(dòng)性,其動(dòng)量和坐標(biāo)不能同時(shí)確定,則它的狀態(tài)就不能用動(dòng)量和坐標(biāo)來(lái)描述,而可采用波矢來(lái)表示.波矢的大小是波長(zhǎng)的倒數(shù),波矢有3個(gè)分量（kx,ky,kz）.對(duì)于晶體中的電子,其中只能存在一些、某一定波長(zhǎng)的電子波,即只能有一定數(shù)量的波矢,即有一定數(shù)量的電子狀態(tài).由這些波矢的3個(gè)分量（kx,ky,kz）構(gòu)成的空間就是k空間,其中的每一個(gè)點(diǎn)（即每一個(gè)k）就代表具有一種波長(zhǎng)的電子狀態(tài),多少個(gè)k就代表多少個(gè)狀態(tài)。（2）固體的能帶理論中，各種電子態(tài)按照它們的波矢分類。在波矢空間中取某一倒易陣點(diǎn)為原點(diǎn)，作所有倒易點(diǎn)陣矢量的垂直平分面，這些面波矢空間劃分為一系列的區(qū)域：其中最靠近原點(diǎn)的一組面所圍的閉合區(qū)稱為第一布里淵區(qū)；在第一布里淵區(qū)之外，由于一組平面所包圍的波矢區(qū)叫第二布里淵區(qū)；依次類推可得第三、四、…等布里淵區(qū)。各布里淵區(qū)體積相等，都等于倒易點(diǎn)陣的元胞體積。周期結(jié)構(gòu)中的一切波在布里淵區(qū)界面上產(chǎn)生布拉格反射,對(duì)于電子德布羅意波,這一反射可能使電子能量在布里淵區(qū)界面上（即倒易點(diǎn)陣矢量的中垂面）產(chǎn)生不連續(xù)變化。根據(jù)這一特點(diǎn),1930年L.-N.布里淵首先提出用倒易點(diǎn)陣矢量的中垂面來(lái)劃分波矢空間的區(qū)域，從此被稱為布里淵區(qū)。44、說(shuō)出X—射線的來(lái)源及其與原子序數(shù)之間的關(guān)系答：內(nèi)層電子的激發(fā)能比較高，如果內(nèi)層電子躍遷復(fù)位過(guò)程中以光子的形式釋放能量，則會(huì)產(chǎn)生具有特征能量的X射線。什么是韌致輻射、彈性散射、非彈性散射、電離損失、輻射損失答：韌致輻射：在電場(chǎng)中帶電粒子獲得的速度和加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于由熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的速度和加速度，由此引起的輻射。彈性散射：帶電離子與核或電子碰撞，若僅僅引起核或電子的反沖，則稱為彈性碰撞。但對(duì)入射離子而言，能量還是有所損失的，一般只有電子在散射過(guò)程中損失能量。非彈性散射：帶電離子與核或電子碰撞過(guò)程中，如果產(chǎn)生輻射，或者引起電子的能級(jí)躍遷，那么，就是非彈性的。非他你想那個(gè)散射往往伴有其他的物理現(xiàn)象（如熱、光、X射線、電子發(fā)射等）。電離損失：入射帶電粒子在散射過(guò)程中使原子（或分子）激發(fā)或者電離，從而導(dǎo)致入射離子的能量逐漸減少。輻射損失：帶電粒子因?yàn)檩椛渌鶎?dǎo)致的能量損失。什么是帶電粒子的射程及其與透射率之間的關(guān)系答：入射粒子在原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向上所達(dá)到的最大距離稱為該粒子在散射體中的射程。由透射率曲線中部接近直線的部分外推至I/I0=0處，與此相應(yīng)的散射體厚度Rp就定義為這束單能電子的射程。解釋電子與物體作用時(shí)散射體的物理效應(yīng)答：以高真空環(huán)境中由keV量級(jí)的電子宏基固體靶為例介紹電子與物質(zhì)的相互作用及由此產(chǎn)生的一些物理信號(hào)。背散射電子：入射電子進(jìn)入靶面，把靶原子散射返回真空端的入射電子。吸收電子或透射電子二次電子和離子：散射體中在入射電子通過(guò)的路徑中，會(huì)留下一連串被激光的原子或離子，同時(shí)產(chǎn)生二次電子，條件是入射電子能量大雨靶原子的某個(gè)能級(jí)的激發(fā)能或電力能。韌致輻射和特征輻射俄歇電子聲子激發(fā)等離子激發(fā)感生電效應(yīng)48、解釋離子與固體物質(zhì)作用時(shí)的靶內(nèi)、外效應(yīng)靶內(nèi)效應(yīng)：（1）注入、反沖注入與表層結(jié)構(gòu)成分晶格結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)表面化學(xué)反應(yīng)及表面熱效應(yīng)伴有電子和光的發(fā)射靶外效應(yīng)：（1）背散射濺射與剝離解釋光波的普遍行為答：（1）光子，或者稱為電磁波，在真空中總是直線傳播的。過(guò)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。光與原子核或電子相遇，帶電粒子在電磁場(chǎng)的作用下受迫振動(dòng)，從而進(jìn)入較高的能量狀態(tài)。受迫振動(dòng)的帶電粒子同時(shí)向外輻射電磁波，稱為散射。受迫振動(dòng)的電子如果進(jìn)入較高的相對(duì)穩(wěn)定的能量狀態(tài)（電子定態(tài)），這個(gè)過(guò)程稱為吸收，即光子消失。通常情況下，光子主要與電子相互作用。簡(jiǎn)述加工半導(dǎo)體器件的幾種工藝（重點(diǎn)為光刻工藝）答：（1）生產(chǎn)外延層：一般采用化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法。氧化外延層表面光刻工藝：通常把微電子線路圖從光掩膜轉(zhuǎn)移到硅晶片表面成為集成電路的過(guò)程稱為光刻。首先把光敏聚合物材料--光刻膠涂在氧化層上，光刻膠的重要性質(zhì)是它在一些添加劑中的溶解度受紫外光輻照的影響；然后用紫外光照射掩膜，并立即沖洗涂在氧化層上的光刻膠，凡是透紫外光的掩膜部分，其圖形的留在晶片上；其后將晶片泡在HF溶液中，HF只浸蝕晶片上暴露的SiO2，而不浸蝕光刻膠；最后利用化學(xué)試劑除去光刻膠。擴(kuò)散與離子注入摻雜：在晶片需要的位置把氧化層打開(kāi)，通過(guò)窗口把選擇摻雜原子摻雜到晶片表面。解釋熱電性、壓電性和鐵電性。答：熱電性：指電介質(zhì)的極化強(qiáng)度隨溫度變化而改變，從而在其表面發(fā)生電荷的釋放和吸收的性質(zhì)。壓電性：由力產(chǎn)生電的效應(yīng)。鐵電性：在一些電介質(zhì)晶體紅，晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷中心不重合出現(xiàn)電偶極矩，產(chǎn)生不等于零的電極化強(qiáng)度，使晶體具有自發(fā)極化的性質(zhì)。說(shuō)出反射率與光波長(zhǎng)相關(guān)的原因。答：當(dāng)光線從真空或空氣中垂直入射到固體表面時(shí)，則因?yàn)檎婵眨ɑ蚩諝猓┑恼凵渎蕿?，有，其中ns是固體材料的折射率?？芍腆w材料的折射率越高，反射率也越高。同時(shí)，由于固體材料的折射率與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，因此反射率也與波長(zhǎng)有關(guān)。56、為什么金屬對(duì)可見(jiàn)光是不透明的？元素半導(dǎo)體硅和鍺對(duì)可見(jiàn)光是否透明？答：（1）因?yàn)樵诮饘俚碾婋x能帶結(jié)構(gòu)中，費(fèi)米能級(jí)以上存在許多空能級(jí)，因此當(dāng)金屬收到光線照射時(shí)，比較容易吸收入射光線的光子能量，將價(jià)帶中的電子激發(fā)到費(fèi)米能級(jí)以上的空能級(jí)中去。（2）60、金屬和透明材料的顏色取決于什么？答：金屬由反射光的波長(zhǎng)決定。透明材料由混合波的顏色決定。為什么有些透明材料是帶色的，有些是無(wú)色的?答：有些透明材料之所以帶顏色，是因?yàn)樗x擇性地吸收了特定波長(zhǎng)范圍的光波。為什么聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等非晶態(tài)塑料是透明的，而像聚乙烯、聚四氟乙烯之類的結(jié)晶塑料往往是半透明的或不透明的？答：因?yàn)榻Y(jié)晶高聚物是晶區(qū)和非晶區(qū)混合的兩相體系，晶區(qū)和非晶區(qū)折射率不同，而且晶粒取向無(wú)序，因此光線通過(guò)結(jié)晶高聚物時(shí)易發(fā)生散射。結(jié)晶高聚物的結(jié)晶度越高，散射越強(qiáng)。為什么常見(jiàn)的許多陶瓷材料是不透明?答：陶瓷材料如果是單晶體，一般是透明的。但大多數(shù)陶瓷材料不僅是多晶體，而且是多相體系，由晶相、玻璃相和氣相（氣孔）組成，因此往往是半透明或不透明的。試述熒光和磷光的區(qū)別。答：延遲時(shí)間小于10-8s者稱為熒光，延遲時(shí)間大于10-8s者稱為磷光。試述紅寶石激光器的工作原理。答：通常將紅寶石制成柱狀，兩端為高度拋光互相平行的平面，端面鍍銀。其中一個(gè)端面是部分鍍銀，能部分透光；另一端面充分鍍銀，使之對(duì)光波有完全反射的作用。在激光管內(nèi)，用氬氣閃光燈輻照紅寶石。紅寶石在被照之前，所有的Cr3+都處于基態(tài)，即其中的電子都占據(jù)最低的能級(jí)。但在氬燈光（波長(zhǎng)0.56μm）照射下，Cr3+離子中的電子受激轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣軕B(tài)。受激高能態(tài)電子可通過(guò)如下兩個(gè)途徑返回基態(tài)：①直接從受激高能態(tài)返回基態(tài)，同時(shí)發(fā)出光子，由此產(chǎn)生的光不是激光。②受激高能電子首先衰變?yōu)榻榉€(wěn)定的中間狀態(tài)，停留3ms后再返回基態(tài)同時(shí)發(fā)出光子。在電子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，3ms是一段很長(zhǎng)的時(shí)間，這意味著介穩(wěn)定狀態(tài)中可同時(shí)存在許多電子。當(dāng)有幾個(gè)電子自發(fā)地從介穩(wěn)定狀態(tài)返回基態(tài)并發(fā)出光子時(shí)，在這幾個(gè)光子的刺激下，介穩(wěn)定態(tài)的其他電子以“雪崩”的形式發(fā)射出越來(lái)越多的同頻光子。那些基本平行于紅寶石柱軸向運(yùn)動(dòng)的光子，一部分穿過(guò)部分鍍銀的端面，一部分被鍍銀的端面反射回來(lái)。光波沿紅寶石軸來(lái)回傳播，強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)。從部分鍍銀的端面法神出來(lái)的光束就是高度準(zhǔn)直的高強(qiáng)度相干波--激光。67、寫(xiě)出下列物理量的量綱：（１）磁感應(yīng)強(qiáng)度；（２）磁化強(qiáng)度；（３）磁導(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率；（４）磁化率；（５）矯頑力；（６）最大磁能積。答：（1）T或者Wb/m2（2）A/m（3）H/m（4）1（5）A/m（6）T·A/m敘述下列概念：（１）自旋磁矩和軌道磁矩；（２）抗磁性和順磁性；（３）鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性；（４）磁疇和磁疇壁；（５）剩磁與矯頑力；（６）居里溫度；（7）飽和磁化強(qiáng)度；（8）軟磁性和硬磁性。答：（1）軌道磁矩：電子圍繞原子核的軌道運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)非常小的磁場(chǎng)，形成一個(gè)沿旋轉(zhuǎn)軸方向的軌道磁矩。自旋磁矩：每個(gè)電子本身自旋運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)沿自旋軸的自旋磁矩。（2）抗磁性是一些物質(zhì)的原子中電子磁矩互相抵消，合磁矩為零。但是當(dāng)受到外加磁場(chǎng)作用時(shí)，電子軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，而且在與外加磁場(chǎng)的相反方向產(chǎn)生很小的合磁矩。凡有未成對(duì)電子的分子，在外加磁場(chǎng)中必須沿磁場(chǎng)方向排列，分子的這種性質(zhì)叫順磁性。（3）鐵磁性，是指物質(zhì)中相鄰原子或離子的磁矩由于它們的相互作用而在某些區(qū)域中大致按同一方向排列，當(dāng)所施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)，這些區(qū)域的合磁矩定向排列程度會(huì)隨之增加到某一極限值的現(xiàn)象。亞鐵磁性是在無(wú)外加磁場(chǎng)的情況下，磁疇內(nèi)由于相鄰原子間電子的交換作用或其他相互作用。使它們的磁矩在克服熱運(yùn)動(dòng)的影響后，處于部分抵消的有序排列狀態(tài)，以致還有一個(gè)合磁矩的現(xiàn)象。在原子自旋（磁矩）受交換作用而呈現(xiàn)有序排列的磁性材料中，如果相鄰原子自旋間是受負(fù)的交換作用，自旋為反平行排列，則磁矩雖處于有序狀態(tài)（稱為序磁性），但總的凈磁矩在不受外場(chǎng)作用時(shí)仍為零。這種磁有序狀態(tài)稱為反鐵磁性。（4）所謂磁疇，是指鐵磁體材料在自發(fā)磁化的過(guò)程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同，各個(gè)磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。（5）磁化過(guò)程中存在這不可逆過(guò)程，即從飽和磁化狀態(tài)a降低H時(shí)，M將不再沿基本磁化曲線變化而是降得極慢，這種現(xiàn)象稱為“磁滯”。H=0時(shí)的Mr稱為剩余磁化強(qiáng)度。欲將M減少到零，必須再加一反向磁場(chǎng)-HC，此HC值稱為磁矯頑力。（6）對(duì)鐵磁體和亞鐵磁體來(lái)說(shuō)，隨著溫度升高，原子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，使磁矩排列趨于混亂，從而導(dǎo)致鐵磁體和亞鐵磁體的飽和磁化強(qiáng)度減少。達(dá)到某一溫度時(shí)，飽和磁化強(qiáng)度減小到零。這一特征溫度稱為居里溫度TC。（7）飽和磁化強(qiáng)度指磁性材料在外加磁場(chǎng)中被磁化時(shí)所能夠達(dá)到的最大磁化強(qiáng)度叫做飽和磁化強(qiáng)度。（8）硬磁性材料（永磁體）指磁化后能長(zhǎng)久保持磁性的材料，即在外磁場(chǎng)撤去以后，各磁疇的方向仍能很好地保持一致，物體具有很強(qiáng)的剩磁軟磁性材料指磁化后，不能保持原有的磁性，即外磁場(chǎng)撤去以后，磁疇的磁化方向又變得雜亂，物體沒(méi)有明顯的剩磁。鐵磁性材料和稀土磁性材料的磁性來(lái)源有何異同之點(diǎn)？答：（1）7個(gè)4f軌道、未成對(duì)電子可到7個(gè)，d族5個(gè)（2）4f電子受到5S25P6電子屏蔽，成鍵的元素之間的相互作用力小，距離較遠(yuǎn)，主要是電子的間接交換作用，d族主要為直接交換作用某些稀土元素化合物的飽和磁化強(qiáng)度很高，及很好的磁各項(xiàng)異性有些稀土化合物有很高的磁光旋轉(zhuǎn)能力稀土元素的磁性居里溫度低d族元素的自旋軌道磁矩相互作用弱，軌道相互作用強(qiáng)，在外磁場(chǎng)的作用下，磁場(chǎng)主要作用于自旋矩，而軌道矩被“凍結(jié)”。稀土元素的自旋軌道相互作用較強(qiáng)，其有效磁矩不僅取決于自旋量子數(shù)S，還取決于軌道量子數(shù)。74、畫(huà)出軟磁材料和硬磁材料典型的B—H曲線，在圖上標(biāo)出：（１）起始磁導(dǎo)率；（２）最大磁導(dǎo)率；（３）飽和磁導(dǎo)感應(yīng)強(qiáng)度；（４）剩磁；（５）矯頑力。說(shuō)明軟磁材料和硬磁材料在性能上的主要差別。硬磁性材料（永磁體）指磁化后能長(zhǎng)久保持磁性的材料，即在外磁場(chǎng)撤去以后，各磁疇的方向仍能很好地保持一致，物體具有很強(qiáng)的剩磁軟磁性材料指磁化后，不能保持原有的磁性，即外磁場(chǎng)撤去以后，磁疇的磁化方向又變得雜亂，物體沒(méi)有明顯的剩磁。75、軟磁材料和硬磁材料在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是什么？列舉幾種常見(jiàn)的軟磁材料和硬磁材料。答：常用的軟磁材料有象軟鐵、坡莫合金、鐵鋁合金、鐵鎳合金。硬磁（永磁）材料有碳鋼、鋁鎳鈷合金、鋁鋼。材料是否有鐵磁性取決于哪些因素。答：（1）原子是否具有未成對(duì)電子，即自旋磁矩貢獻(xiàn)的凈磁矩（2）原子在晶格中的排列方式說(shuō)明磁滯回線及其所包圍面積的物理意義。答：磁滯回線：磁滯回線表示磁場(chǎng)強(qiáng)度周期性變化時(shí)，強(qiáng)磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。所包圍面積表征了磁滯損耗。寫(xiě)出下列物理量的量綱：（１）摩爾熱容；（２）比熱容；（３）線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)；（４）熱導(dǎo)率。答：（1）J/mol·K（2）J/（kg·K）（3）C-1（4）W/（m·K）81、為什么非晶態(tài)高聚物在玻璃化轉(zhuǎn)變后熱膨脹系數(shù)不同？答：在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的熱膨脹，除了原子間距增大之外，還有自由體積的膨脹。83、試從金屬、陶瓷和高聚物材料的結(jié)構(gòu)差別解釋它們?cè)跓崛?、熱膨脹系?shù)和熱導(dǎo)率等性能方面的差別。84、說(shuō)明經(jīng)典熱容理論及其條件和不足。答：不足：在低溫下熱熔并不是恒定值，而是隨溫度的下降而減小。說(shuō)出量子熱容理論及其條件。答：量子力學(xué)理論指出，由于原子之間的鍵和作用，相鄰原子的振動(dòng)是彼此相關(guān)的，因而產(chǎn)生的振動(dòng)波稱為晶格波。晶格波的能量是量子化。晶格振動(dòng)的能量量子稱為聲子。物質(zhì)吸收熱量引起原子振動(dòng)能量的增加，本質(zhì)上就是熱激發(fā)聲子。因此從理論上計(jì)算固體物質(zhì)的熱容，最關(guān)鍵的是計(jì)算晶格波的能量。在各種理論中，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好的德拜理論是在下列假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的。條件：①認(rèn)為晶體是連續(xù)介質(zhì)；②原子熱振動(dòng)能量是一系列頻率不同的彈性晶格波的能量之疊加；③聲子數(shù)按頻率的分布函數(shù)為。式子，υ表示頻率。υ0表示與晶格波的縱波與橫波速度有關(guān)的常數(shù)。寫(xiě)出下列物理量的量綱：（１）電阻率；（２）電導(dǎo)率；（３）遷移率；（４）禁帶寬度；（5）極化率；（6）相對(duì)介電常數(shù)；（7）介質(zhì)損耗；（8）介電強(qiáng)度。答：（1）Ω·m（2）S/m（3）cm2/(V·s)(4)eV(5)m2/V（6）1（7）W（8）V/m敘述下列概念：（１）本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體；（２）施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)；（３）飽和區(qū)和耗盡區(qū)；（４）體積電阻率和表面電阻率；（5）介電常數(shù)、介電損耗和介電強(qiáng)度；（6）超導(dǎo)性；（7）居里溫度答：（1）本征半導(dǎo)體就是指純凈的無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。非本征半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體材料中摻雜其他組分形成的固溶體，雜質(zhì)濃度一般為（100~1000）×10-6。在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素（P、As、Sb）稱為施主雜質(zhì)。在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)的雜質(zhì)元素（B、Al、Ga）稱為受主雜質(zhì)。（3）當(dāng)溫度高到一定的程度，熱量已足以激活所有的雜質(zhì)原子使之離子化，但還不足以在本征基材中激發(fā)出大量的電子空穴對(duì)時(shí)，非本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率就基本上與溫度無(wú)關(guān)。這個(gè)溫度范圍，對(duì)n型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)叫耗盡區(qū)，因?yàn)樗械氖┲麟s質(zhì)原子都因失去電子而離子化了；對(duì)p型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，叫做飽和區(qū)，因?yàn)樗械氖苤麟s質(zhì)原子都因得到電子而離子化了。（4）體積電阻率，是材料每單位體積對(duì)電流的阻抗，用來(lái)表征材料的電性質(zhì)。表面電阻率：平行于通過(guò)\t"/v326401.htm?ch=ch.bk.inner%3Cd%3Elink%3C/_blank"材料表面上\t"/v326401.htm?ch=ch.bk.inner%3Cd%3Elink%3C/_blank"電流方向的\t"/v326401.htm?ch=ch.bk.inner%3Cd%3Elink%3C/_blank"電位梯度與表面單位寬度上的電流之比。（5）介電常數(shù),用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。介電損耗是指電介質(zhì)在交變電場(chǎng)中，由于消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。介電強(qiáng)度是指單位厚度的絕緣材料在擊穿之前能夠承受的最高電壓，即電場(chǎng)強(qiáng)度最大值。（6）超導(dǎo)是指導(dǎo)電材料在溫度接近絕對(duì)零度的時(shí)候，物體分子熱運(yùn)動(dòng)下材料的電阻趨近于0的性質(zhì)。（7）物質(zhì)由正常導(dǎo)電態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度為臨界轉(zhuǎn)變溫度。寫(xiě)出Matthiessen定律得的表達(dá)式。舉例說(shuō)明溫度、雜質(zhì)和形變量對(duì)金屬導(dǎo)體電阻率的影響。答：當(dāng)溫度降到0K時(shí)，未經(jīng)冷加工的純金屬電阻率將趨向于零，而冷加工的金屬在任何溫度下都保留高于退火態(tài)金屬的電阻率，即在0K時(shí)冷加工金屬仍保留殘余電阻率。在純銅中加入鋅，則所得黃銅的電阻率隨鋅含量的增加而大幅提高。為什么金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增加，半導(dǎo)體和絕緣體材料的電阻率卻隨溫度的升高而下降？為什么非本征半導(dǎo)體的電阻率對(duì)溫度的依賴性比本征半導(dǎo)體的電阻率對(duì)溫度的依賴性小？當(dāng)溫度足夠高時(shí)，為什么非本征半導(dǎo)體的電阻率與本征基材的電阻率趨于一致？答：（1）對(duì)于金屬材料，溫度升高會(huì)使離子振動(dòng)加劇，熱振動(dòng)振幅加大原子的無(wú)序度增加，周期勢(shì)場(chǎng)的漲落也加大。這些因素都使電子運(yùn)動(dòng)的自由程減小，散射概率增加而導(dǎo)致電阻率增大。在0K，本征半導(dǎo)體的價(jià)帶是全部充滿的導(dǎo)帶是完全空的。在0K以上，價(jià)帶中有一些電子被熱激發(fā)到導(dǎo)帶中去，從而產(chǎn)生導(dǎo)電的電子與空穴對(duì)。非本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率取決于單位體積內(nèi)被激活（離子化）的雜質(zhì)原子數(shù)。溫度越高，被激活的雜質(zhì)原子數(shù)越多，從而參與導(dǎo)電的電子或空穴對(duì)就越多，因而其電導(dǎo)率隨溫度的上升而增加。絕緣材料隨著溫度的升高，熱激發(fā)的能量增加，越過(guò)禁帶的電子數(shù)目增加，參與導(dǎo)電的電子和空穴對(duì)數(shù)目增加多，因而絕緣體的電導(dǎo)率隨溫度的上升而提高。（2）但是由于雜質(zhì)原子離子化所需要的能量遠(yuǎn)比本征半導(dǎo)體的禁帶寬帶小，因此，盡管在相同的溫度下非本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率大于本征半導(dǎo)體，但前者的電導(dǎo)率對(duì)溫度的依賴性卻比后者要小得多。（3）當(dāng)溫度超過(guò)了非本征半導(dǎo)體的耗盡區(qū)（或飽和區(qū)）的上限溫度時(shí)，由于熱能已足以激發(fā)本征基材價(jià)帶中的電子越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，而由摻雜物決定的非本征電導(dǎo)率又基于維持恒定值，所以，本征基材的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系占統(tǒng)治地位。92、試述半導(dǎo)體摻雜工藝的兩種基本方法。答：（1）熱擴(kuò)散離子注入技術(shù)96、什么是熒光激發(fā)光譜和發(fā)散光普。答：熒光激發(fā)光譜：反映不同波長(zhǎng)激發(fā)引起熒光的相對(duì)效率熒光發(fā)射光譜：熒光強(qiáng)度對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)的關(guān)系曲線產(chǎn)生熒光的條件、量子產(chǎn)率和Stokes位移。答：產(chǎn)生熒光的條件：熒光量子產(chǎn)率：YF=發(fā)射的光子數(shù)/吸收的光子數(shù)Stokes位移：在溶液的熒光光譜中，所觀察到的熒光的波長(zhǎng)總是大雨激發(fā)光的波長(zhǎng)，這種移動(dòng)的波長(zhǎng)即為Stokes位移。100、什么是分子電子學(xué)，為什么要發(fā)展分子電子學(xué)？答：分子電子學(xué)研究的是分子水平上的電子學(xué)，其目標(biāo)是用單個(gè)分子、超分子或分子簇代替硅基半導(dǎo)體晶體管等固體電子學(xué)元件組裝邏輯電路，乃至組裝完整的分子計(jì)算機(jī)，它的研究?jī)?nèi)容包括各種分子電子器件的合成、性能測(cè)試以及如何將它們組裝在一起實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。102、什么是分子器件及其發(fā)展趨勢(shì)。答：分子器件：構(gòu)建在單個(gè)分子或有限個(gè)分子上的具有特定功能的器件。發(fā)展趨勢(shì)：分子器件的發(fā)展有兩種趨勢(shì)：一是將無(wú)機(jī)材料合成為有機(jī)材料，增強(qiáng)分子的柔軟性;二是注重單分子的功能，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超高性能器件。電子學(xué)的發(fā)展到目前是經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段。答：從真空電子學(xué)到固體電子學(xué)再到微電子學(xué)。104、分子電子學(xué)的最終目標(biāo)是什么？答：分子電子學(xué)最終目標(biāo)：設(shè)計(jì)出具有極高速度的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力的超級(jí)分子計(jì)算機(jī)，從而可以執(zhí)行更復(fù)雜的出程序，推動(dòng)人工智能的發(fā)展。什么是分子導(dǎo)線、分子開(kāi)關(guān)、分子整流器、分子場(chǎng)效應(yīng)晶體管。答：分子導(dǎo)線是分子器件之間或分子器件與宏觀世界連接的橋梁，是實(shí)現(xiàn)分子電路的關(guān)鍵單元，分子導(dǎo)線通常是具有一定長(zhǎng)度的共軛分子，在這種分子中，高度離域的軌道提供了電子傳輸?shù)穆窂健７肿娱_(kāi)關(guān)泛指結(jié)構(gòu)上組織化了的具有“開(kāi)/關(guān)”功能的化學(xué)體系。分子整流器：分子場(chǎng)效應(yīng)晶體管：107、什么是超分子化學(xué)或超分子結(jié)構(gòu)；什么是自組裝現(xiàn)象及其基本原理。答：超分子化學(xué)是化學(xué)與生物學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多門(mén)學(xué)科交叉構(gòu)成的邊緣科學(xué)，超分子是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，保持一定的完整性，使它具有明確的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀特性。自組裝為系統(tǒng)之構(gòu)成元素，在不受人類外力之介入下，自行聚集、組織成規(guī)則結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。108、說(shuō)出化學(xué)熒光傳感器的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理。答：（1）結(jié)構(gòu)：①外來(lái)物種的識(shí)別部分；②傳感器在接受外來(lái)物種后將信息傳輸外出的報(bào)告器部分；③中繼體部分。工作原理：化學(xué)熒光傳感的應(yīng)用。答：生物活性物質(zhì)檢測(cè)和細(xì)胞成像；近紅外熒光以及時(shí)間分辨檢測(cè)；熒光傳感器與磁共振成像以及納米材料的結(jié)合；110、說(shuō)出光纖的工作原理。答：利用的是玻璃纖維的全反射原理。由于包層的折射率比芯線折射率小，這樣進(jìn)入芯線的光線在芯線與包層的界面上作多次全反射而曲折前進(jìn)，不會(huì)透過(guò)界面，仿佛光線被包層緊緊地封閉在芯線內(nèi)，使光線只能沿著芯線傳送。111、說(shuō)出產(chǎn)生激光的原理（如中間狀態(tài)）答：在組成物質(zhì)的原子匯總，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子收到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)躍遷到第能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象，這就叫做“受激輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱激光。114、什么是光伏效應(yīng)。答：光伏效應(yīng)也是一種內(nèi)光電效應(yīng)，半導(dǎo)體p-n結(jié)在光的作用下，在兩端產(chǎn)生電壓或在外電路中產(chǎn)生光電流，這個(gè)效應(yīng)就光伏效應(yīng)。117、說(shuō)出光伏電池基本原理。答：基于光生伏特效應(yīng)，光與半導(dǎo)