青島科技大學(xué)材料物理性能學(xué)期末復(fù)習(xí)題

一、填空題1.某材料的能帶結(jié)構(gòu)是允帶內(nèi)的能級(jí)未被填滿，則該材料屬于導(dǎo)體材料。允帶內(nèi)的能級(jí)被填滿且禁帶寬度較寬的屬于絕緣材料。2.金屬總的電阻包括基本電阻與溶質(zhì)（雜質(zhì)）濃度引起的電阻，后者與溫度無關(guān)，又稱為剩余電阻，可在極低溫度條件下測(cè)得。3.導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制不同，同一影響因素卻有不同的影響結(jié)果，如同是溫度升高，金屬電導(dǎo)率下降，而本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率升高。4.極化強(qiáng)度是表征電介質(zhì)極化程度的物理量，是單位體積內(nèi)偶極矩之和。5.當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，一部分透過介質(zhì)，一部分被吸收；一部分在兩種介質(zhì)的界面上被反射，還有一部分被散射。6.德拜熱容理論認(rèn)為，當(dāng)溫度較低時(shí)（T＜＜ΘD），熱容與溫度遵循三次方規(guī)律；當(dāng)溫度較高時(shí)，熱容為常數(shù)24.9J/(mol·k)。7.技術(shù)磁化的過程是通過磁疇壁的位移和旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。8材料的順磁性來源于電子軌道磁矩，抗磁性來源于電子自旋磁矩。9.影響介質(zhì)折射率大小的因素有以下四個(gè)方面：離子半徑、結(jié)構(gòu)、材料所受的應(yīng)力、以及同質(zhì)異構(gòu)體。10.格留涅申提出固態(tài)物體的體熱膨脹極限方程為VTm-V0/V0=C，由該式可知，金屬的熔點(diǎn)越高，體膨脹系數(shù)越小。11.某材料的能帶結(jié)構(gòu)是允帶內(nèi)的能級(jí)未被填滿，則該材料屬于導(dǎo)體材料。允帶內(nèi)的能級(jí)被填滿且禁帶寬度較寬的屬于絕緣材料材料。12.離子導(dǎo)體從離子型晶體看可以分為兩種情況：一類是晶體點(diǎn)陣的基本離子，由于熱振動(dòng)而離開晶格，形成熱缺陷并在電場(chǎng)作用下成為導(dǎo)電的載流子；另外一類是參加導(dǎo)電的載流子主要是雜質(zhì)。13.某些材料在一定的低溫條件下，突然失去電阻的現(xiàn)象叫做超導(dǎo)電性。14.電介質(zhì)的極化是指其在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生束縛電荷的現(xiàn)象。15.散射前后，光的波長(zhǎng)（或光子能量）不發(fā)生變化的散射稱為彈性散射；光的波長(zhǎng)（或光子能量）發(fā)生變化的散射稱為非彈性散射。16.光子與固體材料相互作用，出現(xiàn)的重要結(jié)果是電子極化和電子能態(tài)變化。17.德拜熱容理論認(rèn)為，當(dāng)溫度較低時(shí)（TΘD），熱容與溫度遵循三次方規(guī)律；當(dāng)溫度較高時(shí)，熱容為常數(shù)24.9J/(mol·k)。18.熱力學(xué)分析已經(jīng)證明，材料發(fā)生一級(jí)相變時(shí)，除有體積突變外，還伴隨潛熱發(fā)生。19.對(duì)于鐵磁體和亞鐵磁體而言，其單晶體的不同晶向上，磁性能是不同的，稱為磁性各向異性。20.磁化強(qiáng)度是描述磁質(zhì)被磁化后其磁性強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，常用M表示。21.認(rèn)識(shí)晶體中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)經(jīng)歷了三個(gè)階段：經(jīng)典自由電子理論、自由電子理論或量子力學(xué)自由電子理論和能帶理論。22.在晶體點(diǎn)陣完整性遭到破壞的地方，電子波受到散射，這是金屬產(chǎn)生電阻的根本原因。23.Ni-Cr、Ni-Cu-Zn等合金的退火態(tài)固溶體經(jīng)冷加工后其電阻率降低，具有這種反?，F(xiàn)象的合金狀態(tài)稱為K狀態(tài)。24.電介質(zhì)的極化是指其在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生束縛電荷的現(xiàn)象。25.真實(shí)的電介質(zhì)平板電容器的總電流包括了三個(gè)部分：(1)由理想的電容充電所造成的電流；(2)電容器真實(shí)電介質(zhì)建立的電流；(3)電容器真實(shí)電介質(zhì)漏電流。26.光與固體中相互作用導(dǎo)致了兩個(gè)重要結(jié)果，即差示量熱分析法和熱重分析。27.列舉三種你所知道的熱分析方法：差熱分析、電子極化、電子能態(tài)變化。28.德拜熱容理論將晶體看成連續(xù)介質(zhì)介質(zhì)，并認(rèn)為原子振動(dòng)具有很寬的振動(dòng)譜，假設(shè)存在最大振動(dòng)頻率。29.對(duì)于純金屬，導(dǎo)熱主要靠自由電子；而無機(jī)非金屬材料導(dǎo)熱的主要機(jī)制是聲子導(dǎo)熱。30.磁化強(qiáng)度是描述磁質(zhì)被磁化后其磁性強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，是單位體積內(nèi)磁矩之和。31.能帶理論和量子自由電子學(xué)說都遵循自由電子理論或量子力學(xué)自由電子理論規(guī)律，但是能帶理論考慮了晶體原子的周期勢(shì)場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響。32.馬西森定律認(rèn)為金屬的總電阻包括金屬的基本電阻和溶質(zhì)（雜質(zhì)）引起的電阻（或者剩余電阻），高溫時(shí)前者起主導(dǎo)作用，低溫時(shí)后者是主要的。33.由于導(dǎo)電機(jī)制不同，溫度對(duì)材料電導(dǎo)率的影響不同，如同是溫度升高，金屬電導(dǎo)率下降，而離子導(dǎo)體電導(dǎo)率增加。34.評(píng)價(jià)實(shí)用超導(dǎo)材料有三個(gè)性能指標(biāo)。其一是超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc，其二是臨界磁場(chǎng)Bc，其三是臨界電流密度Jc。35.陶瓷材料的損耗主要來源于以下三個(gè)部分：電導(dǎo)損耗、取向極化和馳豫極化損耗、電介質(zhì)結(jié)構(gòu)損耗。36.光波電矢量的振動(dòng)只限定在某一個(gè)確定方向，這是光的偏振性，是橫（橫？縱？）波的特有性質(zhì)。37.非均勻介質(zhì)中雙折射現(xiàn)象使晶體有兩個(gè)折射率：其一是服從折射定律的尋常光折射率n0，而另一折射光的折射率隨入射方向而改變，稱為非尋常光折射率ne。38.材料發(fā)生一級(jí)相變時(shí)，除有體積突變外，還伴隨潛熱發(fā)生；二級(jí)相變大都發(fā)生在一個(gè)有限的溫度范圍，其摩爾定壓熱容發(fā)生劇烈變化但為有限值變化。39.德拜熱容理論認(rèn)為，當(dāng)溫度較低時(shí)（TΘD），熱容與溫度遵循三次方關(guān)系；當(dāng)溫度較高時(shí)，熱容為常數(shù)。40.對(duì)于鐵磁體和亞鐵磁體而言，其單晶體的不同晶向，磁性能是不同的，稱為磁性各向異性。二、選擇題1.一般情況下，當(dāng)合金形成固溶體時(shí)其導(dǎo)電性（B），并遵循50%原則。A.增加B.下降C.不變D.先下降后增加2.下圖中正確描述雜質(zhì)半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度變化的曲線是（B）。σσTTTTABCD3.通過測(cè)量材料電阻率變化可以研究材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及缺陷，下列敘述不正確的是（A）。A.直流四探針法主要用于電介質(zhì)或絕緣體等高電阻率的測(cè)試B.利用電阻率的變化規(guī)律可以測(cè)量固溶體溶解度曲線C.與雙電橋法相比較，電位差計(jì)法更適合于測(cè)試金屬電阻隨溫度的變化D.利用電阻率的變化規(guī)律可以研究材料的疲勞和裂紋擴(kuò)展情況4.以下極化是電介質(zhì)常見的極化形式，其中沒有能量損耗的是（A）。A.電子位移極化B.電子松弛極化C.取向極化D.空間電荷極化5．發(fā)光材料的（B）是指材料發(fā)射某一種特定譜線（或譜帶）的發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)光波長(zhǎng)而變化的曲線。A．發(fā)射光譜B．激發(fā)光譜C．吸收光譜D．激射光譜6介質(zhì)對(duì)入射光散射大小不但與入射光波長(zhǎng)有關(guān)，也與散射顆粒的大小、分布、數(shù)量等有關(guān)，當(dāng)散射顆粒（C）時(shí)發(fā)生的散射為米氏散射。A.d＞λB.d＜λC.d≈λD.d＜λ/37.合金材料的導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)是（D）A.電子B.聲子C.光子D.電子和聲子9.（A）是描述磁質(zhì)被磁化后其磁性強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，常用M表示。A.磁化強(qiáng)度B.磁感應(yīng)強(qiáng)度C.磁場(chǎng)強(qiáng)度D.飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度10鐵磁體的磁疇數(shù)量以及分布主要由_______與_______的平衡決定。（A）A．交換能、磁晶各向異性能等B．電子磁矩、原子磁矩C．勢(shì)能、動(dòng)能D．靜磁能、熱能11.請(qǐng)從下列選項(xiàng)中找出絕緣體的能帶填充情況示意圖（D）。12.冷加工引起金屬晶格畸變，增加電子散射幾率，金屬電阻率（C）。A.下降B.先下降后增加C.增加D.先增加后下降13.下列選項(xiàng)中不屬于超導(dǎo)體性質(zhì)的選項(xiàng)是（C）A.完全導(dǎo)電性B.完全抗磁性C.熱釋電性D.通量量子化14.以下極化是電介質(zhì)常見的極化形式，其中能量損耗最大的是（D）。A.電子極化B.離子極化C.取向極化D.空間電荷極化15.光子通過介質(zhì)界面時(shí)能量減小，速度改變，方向改變，這是對(duì)（B）現(xiàn)象的描述。A.反射B.折射C.散射D.透射16.熒光是材料發(fā)光現(xiàn)象的一種，它屬于（B）。A.熱輻射B.冷發(fā)光C.受激輻射D.磷光17.下圖為鋼的熱膨脹曲線，圖中由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的起始點(diǎn)為（C）。AABCD溫度/℃膨脹量△l/l18.下列變化屬于二級(jí)相變的是（C）A.純金屬的三態(tài)變化B.同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變C.固溶體有序—無序轉(zhuǎn)變D.共晶轉(zhuǎn)變19.合金材料的導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)是（D）A.電子B.聲子C.光子D.電子和聲子20.技術(shù)磁化的過程是通過磁疇壁的（C）來實(shí)現(xiàn)的。A.遷移B.旋轉(zhuǎn)C.遷移和旋轉(zhuǎn)D.變形21.關(guān)于影響材料導(dǎo)電性的因素，下列說法中正確的是（D）A、由于晶格振動(dòng)加劇散射增大，金屬和半導(dǎo)體電阻率均隨溫度上升而升高；B、冷塑性變形對(duì)金屬電阻率的影響沒有一定規(guī)律；C、“熱塑性變形＋退火態(tài)”的電阻率高于“熱塑性變形＋淬火態(tài)”；D、有序化后，合金的電阻總體上是降低的。22.導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制不同，同一影響因素卻有不同的影響結(jié)果，如同是溫度升高，金屬電導(dǎo)率（），而本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率（C）。A.升高、降低B.升高、不變C.降低、升高D.不變、降低23.若在半導(dǎo)體硅中摻入第三族元素，可形成（）型半導(dǎo)體；若在半導(dǎo)體鍺中摻入有五個(gè)價(jià)電子的元素，則形成（C）型半導(dǎo)體。A.n，pB.n，nC.p，nD.p，p24.根據(jù)電阻率變化規(guī)律可知，純金屬A具有較小的電阻率，當(dāng)純金屬中溶入其它元素B而形成固溶體時(shí)，（A），基于上述原理?？捎秒娮璺y(cè)定各溫度下B組元在A組元中的溶解度。A.固溶體的電阻率隨B組元的增加是呈曲線變化而增大，當(dāng)合金呈機(jī)械混合物時(shí)，合金的電阻率隨B組元含量的增多呈直線規(guī)律變化。B.固溶體的電阻率隨B組元的增加而增大，當(dāng)合金呈機(jī)械混合物時(shí)，合金的電阻率隨B組元含量的增多而減小。C.固溶體的電阻率隨B組元的增加而增大，當(dāng)合金呈機(jī)械混合物時(shí)，合金的電阻率隨B組元含量的增多先減小再增大。D.固溶體的電阻率隨B組元的增加是呈直線變化而增大，當(dāng)合金呈機(jī)械混合物時(shí)，合金的電阻率隨B組元含量的增多呈曲線規(guī)律變化。25.以下極化是電介質(zhì)常見的極化形式，其中在高頻電場(chǎng)作用下能量損耗最大的是（D）。A.電子位移極化B.電子松弛極化C.取向極化D.空間電荷極化26.由于金屬中含有大量的自由電子，使金屬的熱容曲線不同于其他鍵和晶體材料，如圖1所示，對(duì)金屬熱容隨溫度變化描述正確的是（B）A.ⅠA.Ⅰ區(qū)Cv,mT2B.Ⅱ區(qū)Cv,mT3C.Ⅲ區(qū)溫度達(dá)到德拜溫度附近，Cv,mTD.Ⅳ區(qū)溫度很高于德拜溫度以上時(shí)，Cv,m趨于常數(shù)圖1.金屬銅熱容隨溫度變化曲線27.金屬熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率之間遵循魏德曼-弗蘭茲定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為（C）A.σ/ke=L0TB.L0/σ=keTC.ke/σ=L0TD.T/ke=L0σ28.通常在熱平衡條件下受激輻射可以忽略，若需產(chǎn)生激光則必須（A）A.實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)B.采取光輻射C.采取電子轟擊D.有極大的起始電流29.通常將磁化曲線起始部分的斜率定義為（C），它是軟磁材料的重要技術(shù)參量。A.相對(duì)磁導(dǎo)率B.最大磁導(dǎo)率C.起始磁導(dǎo)率D.絕對(duì)磁導(dǎo)率30.關(guān)于材料磁化過程的說法正確的是（B）。A.為減小體系的能量，疇壁向靜磁能較小的那個(gè)磁疇遷移，使靜磁能較大的磁疇增大；B.磁疇壁遷移的實(shí)質(zhì)是壁內(nèi)原子磁矩的逐漸轉(zhuǎn)向；C.技術(shù)磁化是指在外磁場(chǎng)的作用下鐵磁體被賦予磁性的過程；D.在交換能的作用下，磁矩趨于平行反向排列。31.低溫時(shí)，在金屬導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，對(duì)電阻造成的影響是（A）。A.金屬中電子的散射增強(qiáng)，電阻率將增加；B.金屬中電子的散射減弱，電阻率將降低；C.金屬中的載流子濃度下降，電阻率將增加；D.無影響。32.一般情況下，當(dāng)合金形成固溶體時(shí)其導(dǎo)電性（B），并遵循50%原則。A.增加B.下降C.不變D.先下降后增加33.雜質(zhì)半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度變化的規(guī)律是（B）。A.隨溫度升高而增加；B.隨溫度的升高先增加再減小，達(dá)到極高溫度時(shí)隨溫度升高而繼續(xù)增加；C.隨溫度升高而減?。籇.隨溫度的升高先減小再增加，達(dá)到極高溫度時(shí)隨溫度升高而繼續(xù)減小。34.關(guān)于鐵磁性金屬的磁致伸縮現(xiàn)象，下列說法正確的是（C）A.磁致伸縮是由材料的形狀各項(xiàng)異性引起的；B.對(duì)于正磁致伸縮的材料，磁化強(qiáng)度將轉(zhuǎn)向壓應(yīng)力方向；C.磁場(chǎng)退火將令磁疇在室溫磁化時(shí)驗(yàn)應(yīng)伸長(zhǎng)的方向預(yù)先伸長(zhǎng)，磁致伸縮將不妨礙磁化，獲得較高的磁導(dǎo)率；D.對(duì)于負(fù)磁致伸縮材料，膨脹系數(shù)隨溫度變化曲線上存在負(fù)反?，F(xiàn)象。35.利用熱磁曲線可研究淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變，如圖1所示，下列說法正確的是（B）圖1T10鋼淬火試樣回火時(shí)飽和磁化強(qiáng)度變化曲線A.曲線1表明20~200oC內(nèi)磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降的規(guī)律，該過程可逆，體現(xiàn)了溫度對(duì)于磁化率的影響；B.200~300oC內(nèi)曲線隨溫度升高急劇升高，表明殘余奧氏體分解生成了回火馬氏體強(qiáng)鐵磁相。C.300~350oC內(nèi)磁化強(qiáng)度顯著下降，體現(xiàn)了磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降的規(guī)律，無組織轉(zhuǎn)變發(fā)生。D.350~500oC內(nèi)曲線單調(diào)下降，但其與退火狀態(tài)曲線2不重合，表明馬氏體繼續(xù)析出碳化物。36.電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)隨外加電場(chǎng)頻率的增加而（A）A.減小B.增加C.先減小后增加D.先增加后減小37.由材料折射率的定義和光在介質(zhì)中的速度公式可以導(dǎo)出材料的折射率為（B）A.B.C.D.38.下圖為（C）材料的熱導(dǎo)率隨溫度變化曲線。圖1A.晶體B.合金C.透明非晶體D.不透明非晶體39.下列相變屬于一級(jí)相變的是（B）A.超導(dǎo)轉(zhuǎn)變B.共晶轉(zhuǎn)變C.固溶體有序—無序轉(zhuǎn)變D.磁性轉(zhuǎn)變40.在低于居里溫度的條件下，各類鐵磁材料的鐵磁性均隨溫度升高而（A）A.下降B.增加C.不變D.先增加后減小三、判斷題1.用電阻法研究金屬的晶體缺陷（冷加工或高溫淬火）時(shí)電阻測(cè)量要在低溫下進(jìn)行。（√）2.金屬總的電阻包括基本電阻與溶質(zhì)（雜質(zhì)）濃度引起的電阻，后者與溫度無關(guān)，又稱為剩余電阻，可在常溫條件下測(cè)得。（×）3.當(dāng)形成有序固溶體時(shí)，合金的導(dǎo)電性能降低。（√）4.與雙電橋法相比較，電位差計(jì)法更適合于測(cè)試金屬電阻隨溫度的變化。（√）5.光與物質(zhì)相互作用時(shí)將經(jīng)歷受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射三個(gè)過程。（√）6.材料的折射率將隨著材料元素的離子半徑的增大而減小。（×）7.光子通過介質(zhì)界面時(shí)能量減小，速度改變，方向改變，這是對(duì)散射現(xiàn)象的描述。（×）8.介質(zhì)對(duì)入射光散射大小不但與入射光波長(zhǎng)有關(guān)，也與散射顆粒的大小、分布、數(shù)量等有關(guān)，當(dāng)散射顆粒尺寸d＜λ/3時(shí)發(fā)生的散射為米氏散射。（×）9.熱力學(xué)分析已經(jīng)證明，材料發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，除有體積突變外，還伴隨潛熱發(fā)生。（×）10.技術(shù)磁化的過程是通過磁疇壁的遷移來實(shí)現(xiàn)的。（×）11.大多數(shù)單相固溶體經(jīng)冷加工后，電阻可增加10%~20%，而有序固溶體經(jīng)冷加工后電阻反而下降。（√）12.利用將雜質(zhì)元素?fù)饺爰冊(cè)刂?，把電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶上或者把電子從導(dǎo)帶激發(fā)到雜質(zhì)能級(jí)上，從而在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴的激發(fā)叫非本征激發(fā)或雜質(zhì)激發(fā)。（×）13.低溫時(shí)，p型半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶底和受主能級(jí)之間，隨著溫度升高，費(fèi)米能級(jí)不斷向本征半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)靠近。（√）14.當(dāng)電介質(zhì)極化后，極化的球型腔內(nèi)局部電場(chǎng)是由外加電場(chǎng)和退極化場(chǎng)共同作用決定的。（√）15.取向極化是非極性分子在電場(chǎng)作用下，其固有的電偶極矩沿外電場(chǎng)方向有序化的一種極化方式。（√）16.材料的折射率將隨著材料元素的離子半徑的增大而減小。（×）17.激光工作物質(zhì)是激光器的核心，是激光器中借以發(fā)射激光的物質(zhì)。（×）18.差示掃描量熱法是在程序控制溫度下測(cè)量處于同一條件下樣品與參比物的溫度差和溫度關(guān)系的一種技術(shù)。（×）19.德拜熱容理論將晶體看成連續(xù)性介質(zhì)，并認(rèn)為原子振動(dòng)具有很寬的振動(dòng)譜，假設(shè)存在最大振動(dòng)頻率。（×）20.一些鐵磁性金屬和合金在正常的熱膨脹曲線上出現(xiàn)附加峰，被稱為反常熱膨脹，這可能是由于鐵磁性材料的磁致伸縮抵消了合金正常熱膨脹的結(jié)果。（×）四、簡(jiǎn)答題1.試用晶體能帶理論說明導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性質(zhì)。答：導(dǎo)體能帶特點(diǎn)是存在未滿價(jià)帶，或者滿價(jià)帶與導(dǎo)帶相接或重合，有令電子定向移動(dòng)的空間，導(dǎo)電性能好。半導(dǎo)體的能帶由滿價(jià)帶與空導(dǎo)帶組成，價(jià)帶與導(dǎo)帶間存在一定寬度的禁帶，在受到光、熱、電等外激發(fā)時(shí)價(jià)帶電子可躍遷至導(dǎo)帶從而導(dǎo)電，導(dǎo)電性有一定的局限性；對(duì)于雜質(zhì)半導(dǎo)體而言其雜質(zhì)能級(jí)處于價(jià)帶與導(dǎo)帶之間，電子或空穴的躍遷相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，其實(shí)用性好于本征半導(dǎo)體。絕緣體能帶由滿價(jià)帶與空導(dǎo)帶組成，且價(jià)帶與導(dǎo)帶之間存在能隙較寬的禁帶（通常大于0.5ev），電子躍遷所需能量大，載流子數(shù)目少，不易導(dǎo)電。2.金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)電阻率有什么變化，原因是什么？答：金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)電阻率反常升高，在進(jìn)行冷加工后，電阻率下降。原因在于金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)存在溶質(zhì)原子的偏聚區(qū)域，其成分與基體不同，短程有序；偏聚區(qū)域尺寸小至幾個(gè)納米，與電子波的波長(zhǎng)相當(dāng)，能夠強(qiáng)烈的散射電子，導(dǎo)致電阻率反常增大。3.自發(fā)磁化的物理本質(zhì)是什么？材料具有鐵磁性的充要條件是什么?答：自發(fā)磁化的物理本質(zhì)在于磁矩的定向排列，形成磁疇，顯現(xiàn)磁性充要條件是原子具有未填滿電子的殼層；相鄰原子核間距R與參與交換的電子層半徑r之比R/r>3，即交換積分A>0。4.紅寶石常常被用作激光發(fā)射器的哪個(gè)組成部分？這主要是由于它滿足了什么條件？答：紅寶石常常被用作激光發(fā)射器工作（激活）介質(zhì)，由于其具備了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)條件。5.試說明用電阻法研究金屬的晶體缺陷（冷加工或高溫淬火）時(shí)為什么電阻測(cè)量要在低溫下進(jìn)行？答：根據(jù)馬西森定則，晶體缺陷所帶來的電阻和溫度升高帶來的電阻是相互獨(dú)立的，在低溫下測(cè)量電阻，則溫度帶來的電阻變化很小。6.超導(dǎo)體性能的三個(gè)主要指標(biāo)是什么？超導(dǎo)材料的種類有哪些？答：超導(dǎo)體性能的三個(gè)主要指標(biāo)是臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc、臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Bc、臨界電流密度Jc。根據(jù)超導(dǎo)材料的邁斯納效應(yīng)可將超導(dǎo)材料分為兩類，Ⅰ類超導(dǎo)材料只有一個(gè)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度，Ⅱ類超導(dǎo)材料有兩個(gè)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度，即存在下臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Bc1和上臨街磁場(chǎng)強(qiáng)度Bc2。7.影響折射率的因素有哪些？答：構(gòu)成材料元素的離子半徑；材料的結(jié)構(gòu)、晶型和非晶態(tài)；材料所受的內(nèi)應(yīng)力；同質(zhì)異構(gòu)體。8.畫出典型鐵磁體的磁滯回線示意圖，標(biāo)出其重要參量。答：如圖Bs-飽和磁化強(qiáng)度，Br-剩余磁化強(qiáng)度，Hc-矯頑磁場(chǎng)磁滯回線9.試述馬基申定則在材料工程應(yīng)用中的體現(xiàn)。答：馬基申定則指出總的電阻包括金屬的基本電阻和溶質(zhì)（雜質(zhì)）濃度引起的電阻（與溫度無關(guān)）。冷加工金屬的電阻率可以寫成ρ=ρT+ρ’，固溶體的電阻率可以寫成ρ=ρ0+ρ’。10.下圖為鋼在加熱和冷卻過程中鐵素體與奧氏體間轉(zhuǎn)變的絕對(duì)膨脹曲線，請(qǐng)說明該圖中判定各臨界點(diǎn)A、B、C、D的方法是什么，各點(diǎn)含義是什么？圖2鋼的熱膨脹曲線答：圖2采取了極值法判定各臨界點(diǎn)。如圖所示升溫過程中由鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生體積收縮，A為轉(zhuǎn)變起始點(diǎn)，至B點(diǎn)時(shí)鐵素體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，開始進(jìn)入奧氏體隨溫度升高的膨脹區(qū)，B為轉(zhuǎn)變終止點(diǎn)；降溫過程中奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變發(fā)生體積膨脹，C為轉(zhuǎn)變起始點(diǎn)，至D點(diǎn)時(shí)奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，開始進(jìn)入鐵素體隨溫度降低而收縮的區(qū)域，D為轉(zhuǎn)變的終止點(diǎn)。11.自然光透過偏光棱鏡后，會(huì)變成純粹的直線偏振光，這是由于產(chǎn)生了什么光學(xué)現(xiàn)象？產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因又是什么？答：雙折射；晶體的光學(xué)各項(xiàng)異性。12.當(dāng)光線通過一定厚度的陶瓷材料時(shí)，主要會(huì)產(chǎn)生哪些光能損失？最后剩下的光強(qiáng)度是多少？答：如圖設(shè)入射光垂直入射到陶瓷片的左側(cè)，左側(cè)及右側(cè)介質(zhì)折射率為n1，陶瓷片折射率為n2，與左側(cè)介質(zhì)之間相對(duì)折射率為n21首先入射光受到反射損失E1首先入射光受到反射損失E1=RI0=2I0則進(jìn)入陶瓷片內(nèi)的光強(qiáng)為I0（1-R）；進(jìn)入陶瓷片內(nèi)由于吸收與散射造成的損失為E2E2=I0（1-R）I0到達(dá)材料右表面時(shí)光強(qiáng)只有I0（1-R）；再由內(nèi)部經(jīng)表面進(jìn)入陶瓷片右側(cè)時(shí)，一部分光因反射返回材料內(nèi)部，所造成損失E3=I0R（1-R），則進(jìn)入陶瓷片右側(cè)空間中的光強(qiáng)為I=I0(1-R)213.試用晶體能帶理論說明導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性質(zhì)。答：導(dǎo)體能帶特點(diǎn)是存在未滿價(jià)帶，或者滿價(jià)帶與導(dǎo)帶相接或重合，有令電子定向移動(dòng)的空間，導(dǎo)電性能好。半導(dǎo)體的能帶由滿價(jià)帶與空導(dǎo)帶組成，價(jià)帶與導(dǎo)帶間存在一定寬度的禁帶，在受到光、熱、電等外激發(fā)時(shí)價(jià)帶電子可躍遷至導(dǎo)帶從而導(dǎo)電，導(dǎo)電性有一定的局限性；對(duì)于雜質(zhì)半導(dǎo)體而言其雜質(zhì)能級(jí)處于價(jià)帶與導(dǎo)帶之間，電子或空穴的躍遷相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，其實(shí)用性好于本征半導(dǎo)體。絕緣體能帶由滿價(jià)帶與空導(dǎo)帶組成，且價(jià)帶與導(dǎo)帶之間存在能隙較寬的禁帶（通常大于0.5ev），電子躍遷所需能量大，載流子數(shù)目少，不易導(dǎo)電。14.金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)電阻率有什么變化，原因是什么？答：金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)電阻率反常升高，在進(jìn)行冷加工后，電阻率下降。原因在于金屬固溶體形成K狀態(tài)時(shí)存在溶質(zhì)原子的偏聚區(qū)域，其成分與基體不同，短程有序；偏聚區(qū)域尺寸小至幾個(gè)納米，與電子波的波長(zhǎng)相當(dāng)，能夠強(qiáng)烈的散射電子，導(dǎo)致電阻率反常增大。15.抗磁性和順磁性的形成條件和來源是什么？答：形成抗磁性的條件是原子核外電子層被填充滿，原子磁矩為零；抗磁性的來源是電子繞核運(yùn)動(dòng)所感應(yīng)的附加磁矩造成的。形成順磁性的條件是原子核外電子層具有奇數(shù)個(gè)電子的原子或點(diǎn)陣缺陷，內(nèi)殼層未被填滿的原子或離子；順磁性的來源是電子自旋磁矩和軌道磁矩。16.自發(fā)磁化的物理本質(zhì)是什么？材料具有鐵磁性的充要條件是什么?答：自發(fā)磁化的物理本質(zhì)在于磁矩的定向排列，形成磁疇，顯現(xiàn)磁性。充要條件是原子具有未填滿電子的殼層；相鄰原子核間距R與參與交換的電子層半徑r之比R/r>3，即交換積分A>0。四、計(jì)算題1.鎳鉻絲電阻率1×10-6Ω·m（300K），加熱至4000K時(shí)電阻率増加5%，假定遵循馬西森定律，試計(jì)算由于晶格缺陷和雜質(zhì)引起的電阻率。解：根據(jù)馬西森定律ρ=ρT+ρ’且ρT=αT則有ρ1=αT1+ρ’ρ2=αT2+ρ’ρ1-ρ2=α(T1-T2)α=1.35×10-111/oC得ρ’=ρ1-αT1=9.96×10-7Ω·m2.假設(shè)X射線源用鋁材屏蔽。如果要使90%的X射線能量不能穿透它。試決定鋁材的最小厚度。設(shè)線性吸收系數(shù)為0.42cm-1。解：已知I=I0e-αx則0.1=e-0.42x得x=5.48cm3.根據(jù)魏德曼-弗蘭茲定律計(jì)算鎂在400℃的導(dǎo)熱系數(shù)k。已知鎂在0℃的電阻率=4.4×10-6Ω·m，電阻溫度系數(shù)=0.005/℃。(洛倫茨常數(shù)L0=2.45×10-8V2/K2)解：由魏德曼-弗蘭茲定律知k/σ=L0T則k=L0Tσ=L0T/ρ且ρT=ρ0(1+αT)=1.32×10-5Ω·m代入得k=1.25w/(m·k)4.一個(gè)電子通過5400V電位差的電場(chǎng)。(1)計(jì)算它的德布羅意波長(zhǎng)；(2)計(jì)算它的波數(shù)；解：(1)λ=h/P，且P=，E=eU則λ=h/P=1.66×10-11m(2)K=2π/λ=3.78×1011m-15.鉑絲300K時(shí)的電阻率為1×10-7Ω·m，假設(shè)鉑絲成分為理想純，試求1000K時(shí)的電阻率。已知α=4×10-3oC-1解：已知ρT=ρ0(1+αT)T1=300K=27oCT2=1000K=727oC則有ρT1=ρ0(1+αT1)ρT2=ρ0(1+αT2)代入得ρT2=3×10-7Ω·m6.假設(shè)X射線源用鋁材屏蔽。如果要使90%的X射線能量不能穿透它。試決定鋁材的最小厚度。設(shè)線性吸收系數(shù)為0.42cm-1。解：已知I=I0e-αx則0.1=e-0.42x得x=5.48cm7.根據(jù)魏德曼-弗蘭茲定律計(jì)算鎂在400℃的導(dǎo)熱系數(shù)k。已知鎂在0℃的電阻率=4.4×10-6Ω·m，電阻溫度系數(shù)=0.005/℃。(洛倫茨常數(shù)L0=2.45×10-8V2/K2)解：由魏德曼-弗蘭茲定律知k/σ=L0·T則k=L0·T·σ=L0T/ρ