材料物理導(dǎo)論總結(jié)

1、第一章：材料的力學(xué)形變：材料在外力作用下發(fā)生形狀和尺寸的變化，稱為形變力學(xué)性能（機(jī)械性能）：材料承受外力作用，抵抗形變的能力及其破壞規(guī)律，稱為材料的力學(xué)性能或機(jī)械性能應(yīng)力：材料單位面積上所受的附加內(nèi)力稱應(yīng)力。法向應(yīng)力應(yīng)該大小相等，正負(fù)號(hào)相同，同一平面上的兩個(gè)剪切應(yīng)力互相垂直。法向應(yīng)力導(dǎo)致材料的伸長(zhǎng)或縮短，剪切應(yīng)力引起材料的切向畸變。應(yīng)變：用來(lái)表征材料受力時(shí)內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)位移。對(duì)于各向同性材料，有三種基本的應(yīng)變類型。拉伸應(yīng)變，剪切應(yīng)變，壓縮應(yīng)變。拉伸應(yīng)變：材料受到垂直于截面積的大小相等，方向相反并作用在同一直線上的兩個(gè)拉伸應(yīng)力時(shí)材料發(fā)生的形變。剪切應(yīng)變：材料受到平行于截面積的大小相等，方向

2、相反的兩剪切應(yīng)力時(shí)發(fā)生的形變。壓縮應(yīng)變：材料周圍受到均勻應(yīng)力P時(shí)，體積從起始時(shí)的V0變化為V1的形變。彈性模量：是材料發(fā)生單位應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力，表征材料抵抗形變能力的大小，E越大，越不易變形，表征材料的剛度越大。是原子間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志之一。黏性形變：是指黏性物體在剪切應(yīng)力作用下發(fā)生不可逆的流動(dòng)形變，該形變隨時(shí)間的增大而增大。剪切應(yīng)力小時(shí)，黏度與應(yīng)力無(wú)關(guān)，隨溫度的上升而下降。牛頓流體：服從牛頓黏性定律的物體稱為牛頓流體。在足夠大的剪切應(yīng)力下或溫度足夠高時(shí)，無(wú)機(jī)材料中的陶瓷晶界，玻璃和高分子材料的非晶部分均會(huì)產(chǎn)聲黏性形變，因此高溫下的氧化物流體，低分子溶液或高分子稀溶液大多屬于牛頓流體，而高分子濃溶液

3、或高分子熔體不符合牛頓黏性定律，為非牛頓流體。塑性：材料在外應(yīng)力去除后仍能保持部分應(yīng)變的特性稱為塑性。晶體塑性形變兩種類型：滑移和孿晶。延展性：材料發(fā)生塑性形變而不斷裂的能力稱為延展性。（泊松比），定義為在拉伸試驗(yàn)中，材料橫向單位面積的減少與縱向單位長(zhǎng)度的增加率之比?；剖侵冈诩羟袘?yīng)力作用下晶體的一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生平移滑動(dòng)，在顯微鏡下可觀察到晶體表面出現(xiàn)宏觀條紋，并構(gòu)成滑移帶?；埔话惆l(fā)生在原子密度大和晶向指數(shù)小的晶面和晶向上。材料的滑移系統(tǒng)往往不止一個(gè)，滑移系統(tǒng)越多，則發(fā)生滑移的可能性越大。實(shí)際晶體材料的滑移是位錯(cuò)缺陷在滑移面上沿滑移方向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需的剪切應(yīng)力比使晶體兩部分

4、整體相互滑移所需的應(yīng)力小的多。蠕變：蠕變是在恒定的應(yīng)力作用下材料的應(yīng)變隨時(shí)間增加而逐漸增大的現(xiàn)象。影響因素：溫度、應(yīng)力、組分、晶體鍵型、氣孔、晶粒大小、玻璃相等。無(wú)機(jī)材料的蠕變理論：位錯(cuò)蠕變理論，擴(kuò)散蠕變理論，晶界蠕變理論。黏彈性：材料形變介于理想彈性固體和理想黏性液體之間，既具有固體的彈性又有液體的黏性，稱為黏彈性。時(shí)溫等效原理力學(xué)松弛現(xiàn)象有蠕變，應(yīng)力松弛（靜態(tài)力學(xué)松弛，滯后和力損耗（動(dòng)態(tài)力學(xué)松弛晶界：是結(jié)構(gòu)相同而取向不同晶體之間的界面。高分子材料的力損耗與溫度和頻率的關(guān)系：1.高分子材料在玻璃化溫度Tg以下受到應(yīng)力時(shí)，相應(yīng)的應(yīng)變很小，主要由鍵長(zhǎng)和鍵角的改變引起，速度快到幾乎能跟得上應(yīng)力的變

5、化，因此&很小，tan&也小；溫度升高到Tg附近時(shí)，以玻璃態(tài)向高彈態(tài)過(guò)渡，鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)材料的粘度很大，鏈斷運(yùn)動(dòng)收到的摩擦阻力很大，高彈應(yīng)變明顯落后于應(yīng)力的變化，因此tan&出現(xiàn)極大值；溫度更高時(shí)應(yīng)變大，而且鏈斷運(yùn)動(dòng)比較自由，&變小，tan&也小；溫度很高時(shí)，材料從高彈態(tài)向粘流態(tài)過(guò)渡，分子鏈段間發(fā)生互相滑移，導(dǎo)致力損耗急劇增加，tan&急劇增大。2.高分子材料在應(yīng)力變化的頻率較低時(shí)，分子鏈斷運(yùn)動(dòng)基本能跟上應(yīng)力的變化，tan&很??；頻率很高時(shí)，分子鏈斷完全跟不上應(yīng)力的變化，tan&也很?。欢?dāng)頻率中等時(shí)，分子鏈斷運(yùn)動(dòng)跟不上應(yīng)力的變化，使tan&出現(xiàn)極大值，此時(shí)材料表現(xiàn)出明顯的粘彈性。應(yīng)力松弛

6、：是指在恒定的應(yīng)變時(shí)，材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而減小的現(xiàn)象。機(jī)械強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗形變及斷裂破壞的能力稱為機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)外力作用形式，可分為抗拉強(qiáng)度，抗沖強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度。材料在低溫下大多脆性斷裂；高溫下大多韌性斷裂。麥克斯韋模型：應(yīng)變恒定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間指數(shù)衰減；形變一定，力減小。（應(yīng)力松弛）沃伊特模型：應(yīng)力恒定時(shí)，形變隨時(shí)間增大而增大；力一定，形變?cè)龃?。（蠕變）延展性材料拉伸時(shí)有可塑性功，可阻礙斷裂。第二章：材料的熱學(xué)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)的關(guān)系：熱力學(xué)是用宏觀的方法，研究熱運(yùn)動(dòng)在宏觀現(xiàn)象上表現(xiàn)出來(lái)的一些規(guī)律，是從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來(lái)研究物質(zhì)的熱性質(zhì)；而統(tǒng)計(jì)力學(xué)則從物質(zhì)的微觀

7、結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用微觀粒子運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律和統(tǒng)計(jì)方法來(lái)研究物質(zhì)的熱性質(zhì)。熱力學(xué)第二定律：克勞修斯說(shuō)法不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他的變化。開(kāi)爾文說(shuō)法不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌淖兓?。低溫時(shí)：CpCv高溫時(shí)：CpCv，定壓加熱時(shí)，物體除升溫外，還會(huì)對(duì)外做功，升高單位溫度需吸更多熱量。經(jīng)典理論：定壓下單一元素的摩爾熱容Cv=25J/（K?mol）化合物材料摩爾熱容等于構(gòu)成該化合物分子各元素摩爾熱容之和。1摩爾固體的總能量：E=3NkT=3RT；摩爾熱容Cv=3Nk=3R25J/（K?mol）晶格熱振動(dòng)：晶體中的原子以平衡位置為中心不停地振動(dòng)，稱其為“晶格熱振動(dòng)”聲

8、子：晶格振動(dòng)的能量是量子化的，以hv為單元來(lái)增加或減少能量，稱這種能量單元為“聲子”。金屬材料的總熱容為聲子和電子兩部分的共同貢獻(xiàn)。固體材料熱膨脹的本質(zhì)：在于晶格點(diǎn)陣實(shí)際上在做非簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，晶格振動(dòng)中相鄰質(zhì)點(diǎn)間的作用力實(shí)際上是非線性的，點(diǎn)陣能曲線也是非對(duì)稱的。體脹系數(shù)近似等于三個(gè)線脹系數(shù)之和。熱傳導(dǎo)：是指材料中的熱量自動(dòng)的從熱端傳向冷端的現(xiàn)象。固體材料熱傳導(dǎo)：主要由晶格振動(dòng)的格波來(lái)實(shí)現(xiàn)；高溫時(shí)還可能由光子熱傳導(dǎo)。材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理：1.聲熱子傳導(dǎo)2.光熱子傳導(dǎo)3.電子熱傳導(dǎo)（金屬主要）含孔率大的陶瓷熱導(dǎo)率小，保溫。熱穩(wěn)定性：是指材料承受溫度的急劇變化而不致碎裂破壞的能力。裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展與材料

9、中積存的彈性應(yīng)變能和裂紋擴(kuò)展所需的斷裂表面能有關(guān)。材料的抗熱應(yīng)力損傷性正比于斷裂表面能，反比與彈性應(yīng)變能釋放率。第三章：材料的電學(xué)金屬自由電子氣模型（費(fèi)米電子氣模型）：該模型認(rèn)為金屬材料的原子失去價(jià)電子成為帶正電的離子實(shí)，而價(jià)電子在離子實(shí)的正電背景下能自由移動(dòng)，既滿足電中性條件，也不會(huì)因價(jià)電子間的庫(kù)倫斥力而散開(kāi)，這種自由電子還服從泡利不相容原理，其能量分布滿足費(fèi)米-狄拉克分布函數(shù)能帶理論：采用“單電子近似法”來(lái)處理晶體中的電子能譜。單電子近似法：（來(lái)處理晶體中電子能譜）固體原子核按一定周期性固定排列在晶體中每個(gè)電子是固定原子核勢(shì)場(chǎng)及其它電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電子型電導(dǎo)：導(dǎo)電載流子是電子或空穴（即

10、電子空位）具有“霍爾效應(yīng)”例：硅、鍺和砷化鎵等晶態(tài)半導(dǎo)體材料以及許多導(dǎo)體材料雜質(zhì)和缺陷的影響：使嚴(yán)格周期性排列原子產(chǎn)生的周期性勢(shì)場(chǎng)受到破壞，在禁帶中引入允許電子所具有的能量狀態(tài)（即能級(jí)）；這種禁帶中的能級(jí)對(duì)半導(dǎo)體材料性質(zhì)有重要的影響。雜質(zhì)能級(jí)與允帶能級(jí)的區(qū)別：允帶能級(jí)可容納自旋方向相反的兩個(gè)電子。施主雜志能級(jí)只可能有：1.中性施主被一個(gè)電子占據(jù)2.電離施主沒(méi)有被電子占據(jù)。本征是指半導(dǎo)體本身的特征。半導(dǎo)體的載流子濃度：實(shí)際的半導(dǎo)體總含有或多或少的雜質(zhì)，但當(dāng)雜質(zhì)濃度很小或者溫度足夠高時(shí)，由價(jià)帶到導(dǎo)帶的本征激發(fā)所產(chǎn)生的載流子可超過(guò)雜質(zhì)電離產(chǎn)生的載流子，這時(shí)載流子濃度主要由半導(dǎo)體本征性質(zhì)所決定，而雜質(zhì)

11、影響可忽略不計(jì)，也稱這種半導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體。本征載流子濃度ni隨溫度T升高呈指數(shù)增大，ni隨禁帶寬度Eg成指數(shù)減小。導(dǎo)帶中電子濃度n。和價(jià)帶中空穴濃度P。受溫度T和費(fèi)米能級(jí)Ef的影響。電子型電導(dǎo)：Rh霍爾系數(shù)只與材料的載流子種類濃度有關(guān)；“磁阻效應(yīng)”可分為物理磁阻和幾何磁阻。施主和受主雜質(zhì)同時(shí)存在時(shí)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型決定于濃度大的雜質(zhì)。本征載流子濃度ni隨溫度升高呈指數(shù)增大，隨禁帶寬度Eg的增大呈指數(shù)減小。任何非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中兩種載流子濃度的乘積等于本征載流子的濃度的平方與雜質(zhì)無(wú)關(guān)。雜質(zhì)半導(dǎo)體的雜質(zhì)能級(jí)被電子或空穴占據(jù)的情況與允帶中的能級(jí)有區(qū)別：在允帶中的能級(jí)可以容納自旋方向相反的兩個(gè)電子，而施

12、主（或受主）雜質(zhì)能級(jí)上，只可能有如下兩種情況：1.中性施主（或受主）被一個(gè)電子（或空穴）占據(jù)；2.電離施主（或受主）沒(méi)有被電子（或空穴）占據(jù)。離子型電導(dǎo)：具有“電解效應(yīng)”電極附近發(fā)生電子得失，伴隨著產(chǎn)生新物質(zhì)。兩種離子載流子：晶格離子本身因?yàn)闊嵴駝?dòng)而離開(kāi)晶格形成熱缺陷的本征離子載流子，它在高溫下起主要作用由于雜質(zhì)離子等弱聯(lián)系離子運(yùn)動(dòng)而形成的雜質(zhì)離子載流子，它在低溫下起主要作用。其中的載流子濃度與遷移率都與溫度呈指數(shù)正比關(guān)系。介電體分子三種極化類型：電子極化、離子極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化電損耗來(lái)源：普通無(wú)機(jī)晶體介質(zhì)只有位移極化，損耗來(lái)源主要為離子電導(dǎo)，tan與電導(dǎo)率成正比無(wú)定形玻璃：電導(dǎo)損耗、松弛損

13、耗、結(jié)構(gòu)損耗（由Si-O網(wǎng)絡(luò)的變形引起）多晶陶瓷：離子電導(dǎo)損耗、松弛損耗、夾層損耗鐵電陶瓷：自發(fā)極化超電導(dǎo)性的特征：完全導(dǎo)電性、完全抗磁性、磁通的量子化、約瑟夫遜效應(yīng)敘述BaTiO3典型電解質(zhì)中在居里點(diǎn)以下存在的四種極化機(jī)制：電子極化：指在外電場(chǎng)作用下，構(gòu)成原子外圍的電子云相對(duì)原子核發(fā)生位移形成的極化。建立或消除電子極化時(shí)間極短2.離子極化：指在外電場(chǎng)的作用下，構(gòu)成分子的離子發(fā)生相對(duì)位移而形成的極化，離子極化建立核消除時(shí)間很短，與離子在晶格振動(dòng)的周期有相同數(shù)量級(jí)3.偶極子轉(zhuǎn)向極化：指極性介電體的分子偶極矩在外電場(chǎng)作用下，沿外施電場(chǎng)方向而產(chǎn)生宏觀偶極矩的極化。4.位移型自發(fā)極化：是由于晶體內(nèi)離子

14、的位移而產(chǎn)生了極化偶極矩，形成了自發(fā)極化。試比較，聚合物介電松弛與力學(xué)松弛的異同點(diǎn)：材料的力學(xué)松弛包括了靜態(tài)力學(xué)松弛與動(dòng)態(tài)力學(xué)松弛：蠕變與應(yīng)力松弛屬于靜態(tài)力學(xué)松弛；滯后和力損耗屬于動(dòng)態(tài)力學(xué)松弛。介電松弛指在固定頻率下測(cè)試聚合物試樣的介電系數(shù)和介電損耗隨溫度的變化，或在一定溫度下測(cè)試試樣的介電性質(zhì)隨頻率的變化。兩者都反映了聚合物的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型及鏈段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。引起散射的根本原因：半導(dǎo)體內(nèi)周期勢(shì)場(chǎng)受到破壞。電離雜質(zhì)濃度越高，載流子散射機(jī)會(huì)越多；溫度越高，越不易散射。溫度越高，晶格熱振動(dòng)越激烈，散射概率增大。散射與遷移呈反比。導(dǎo)體，半導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別：電子全部填滿到某個(gè)允帶，而其上面的允帶則完全空著

15、，填滿電子的允帶稱為滿帶，完全沒(méi)有電子的允帶稱為空帶，具有這種能帶結(jié)構(gòu)的固體稱為絕緣體。能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體相似，不同點(diǎn)在于禁帶寬度Eg較窄，因而，不在很高的溫度下，滿帶中的部分電子受熱運(yùn)動(dòng)的影響，能夠被熱激發(fā)而越過(guò)禁帶，進(jìn)入到上面的空帶中去而形成自由電子，從而產(chǎn)生導(dǎo)電能力，具有這種能帶結(jié)構(gòu)的固體稱為半導(dǎo)體。滿帶上面的允帶不是全部空著，而是有一部分能級(jí)被電子填充，另一部分能級(jí)空著，這種允帶稱為導(dǎo)帶。有外加電場(chǎng)時(shí)導(dǎo)帶中的電子便能挑到能量較高的能級(jí)上形成電流，稱這種材料為導(dǎo)體。介電體的擊穿：介電體在高電場(chǎng)下電流急劇增大，并在某一電場(chǎng)強(qiáng)度下完全喪失絕緣性能的現(xiàn)象。第四章：材料的磁學(xué)磁偶極子：通常把線度小

16、至原子的小磁體稱為磁偶極子。產(chǎn)生磁矩的原因：1.電子繞原子核的軌道運(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2.每個(gè)電子本身做自旋運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)沿自旋軸方向的自旋磁矩，它比軌道磁矩大的多。（材料的宏觀磁性是組成材料的原子中電子的磁矩引起的）未填滿的電子殼層，電子的自旋磁矩未被完全抵消，則原子具有永久磁矩。反之。波爾磁子UB：把原子中每個(gè)電子都看作一個(gè)小磁體，具有永久的軌道磁矩和自旋磁矩。最小的磁矩稱為波爾磁子。10-24（Am2）材料的磁性取決于材料中原子和電子磁矩對(duì)外加磁場(chǎng)的響應(yīng)，具體可分為抗磁性，順磁性，反鐵磁性，鐵磁性和亞鐵磁性，前三種屬于弱磁性，后兩種為強(qiáng)磁性。材料的抗

17、磁性和順磁性的來(lái)源：1.組成原子的電子的固有自旋2.電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道角動(dòng)量3.外加磁場(chǎng)所產(chǎn)生的軌道矩改變。前兩個(gè)是對(duì)順磁性有貢獻(xiàn)，后一個(gè)是對(duì)抗磁性有貢獻(xiàn)。自由磁矩的順磁性理論：原子磁偶極距之間無(wú)相互作用，為自由磁偶極距，熱平衡下為無(wú)規(guī)則分布，外加磁場(chǎng)后，原子磁偶極距的角度分布發(fā)生變化，沿著接近外磁場(chǎng)方向作擇優(yōu)分布，而引起順磁磁化強(qiáng)度。磁滯回線的面積與磁滯損耗成正比。分子場(chǎng)兩個(gè)假說(shuō)：分子場(chǎng)假說(shuō)：鐵磁材料在一定溫度范圍內(nèi)存在與外加磁場(chǎng)無(wú)關(guān)的自發(fā)磁化，導(dǎo)致自發(fā)磁化的相互作用力假定為材料內(nèi)部存在分子場(chǎng)，其數(shù)量級(jí)大小為109A/M，原子磁矩在分子場(chǎng)作用下，克服熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序效應(yīng)，自發(fā)地平行一致取向。磁疇

18、假說(shuō)：自發(fā)磁化是按區(qū)域分布的，各個(gè)自發(fā)磁化區(qū)域稱為磁疇，在無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)都是自發(fā)磁化到飽和，但各磁疇自發(fā)磁化的方向有一定分布，使宏光磁體的總磁矩為零。居里溫度的本質(zhì)：是鐵磁材料內(nèi)靜電交換作用強(qiáng)弱在宏觀上的表現(xiàn)，交換作用越強(qiáng)，就需要越大熱能才能破壞這種作用，宏觀上就表現(xiàn)出居里溫度越高。鐵磁材料的五種相互作用能：交換能，磁晶各向異性能，磁彈性能，退磁場(chǎng)能，外磁場(chǎng)能。磁損耗：在動(dòng)態(tài)磁化過(guò)程中，材料樣品內(nèi)的磁損耗除了具有靜態(tài)磁化時(shí)磁滯損耗外，還有渦輪損耗和剩余損耗。品質(zhì)因子：能量的儲(chǔ)存與能量的消耗之比為品質(zhì)因子Q。對(duì)于永磁（恒磁、硬磁）材料，希望其在外加磁場(chǎng)去除后仍能長(zhǎng)久的保留較強(qiáng)的磁性，其主要性能指標(biāo)是

19、：矯頑力Hc、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br（或剩余磁化強(qiáng)度Mr）和最大磁能積（BH）max，希望這三個(gè)性能指標(biāo)越大越好。并要求材料對(duì)溫度、震動(dòng)、時(shí)間、輻射及其它干擾因素的穩(wěn)定性也好。何謂軌道角動(dòng)量猝滅現(xiàn)象：由于晶體場(chǎng)導(dǎo)致簡(jiǎn)并能級(jí)分裂,可能出現(xiàn)最低軌道能級(jí)單態(tài).當(dāng)單態(tài)是最低能級(jí)軌道時(shí),總軌道角動(dòng)量的絕對(duì)值L2雖然保持不變,但軌道角動(dòng)量的分量Lz不再是常量.當(dāng)Lz的平均值為0時(shí),稱其為軌道角動(dòng)量猝滅.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：鐵磁體自發(fā)磁化的本質(zhì)是電子間的靜電交換相互作用；材料具有鐵磁性的充要條件為:必要條件:材料原子中具有未充滿的電子殼層,即原子磁矩，充分條件:交換積分A0

20、超交換作用有哪些類型?為什么A-B型的作用最強(qiáng)?具有三種超交換類型:A-A,B-B和A-B。因?yàn)榻饘俜植荚贏位和B位,且A位和B位上的離子磁矩取向是反平行排列的.超交換作用的強(qiáng)弱取決于兩個(gè)主要的因素:1)兩離子之間的距離以及金屬離子之間通過(guò)氧離子所組成的鍵角i2)金屬離子3d電子數(shù)目及軌道組態(tài).因?yàn)閕越大,超交換作用就越強(qiáng),所以A-B型的交換作用最強(qiáng)討論動(dòng)態(tài)磁化過(guò)程中，磁損耗與頻率的關(guān)系。低頻區(qū)域（f1010Hz）對(duì)應(yīng)為自然交換共振區(qū)域。鐵氧體材料按磁滯回線特征分類：分為軟磁材料、硬磁（永磁）材料和矩磁材料鐵氧體是含有鐵酸鹽的陶瓷磁性材料。與鐵磁性相同點(diǎn)：具有自發(fā)磁化強(qiáng)度和磁疇不同點(diǎn)：一般由多

21、種金屬的氧化物復(fù)合其磁性來(lái)自兩種磁矩，一種在一個(gè)方向排列整齊，一種磁矩在相反方向排列靜態(tài)磁化：靜態(tài)磁場(chǎng)；磁滯線面積大；靜態(tài)磁滯損耗。動(dòng)態(tài)磁化：動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)；小；磁滯損耗，渦流損耗，剩余損耗。第五章：材料的光學(xué)對(duì)人眼睛敏感的可見(jiàn)光譜的波長(zhǎng)r=，光屬于橫波材料的折射率：光在真空中的速度v（真空）與材料的速度v（材料）之比，稱為材料的折射率n。相對(duì)折射率：當(dāng)光從材料1通過(guò)界面?zhèn)魅氲讲牧?時(shí)，與界面法向形成的入射角i1和折射角i2與兩種材料的折射率n1與n2的關(guān)系為：n21=sinn1/sinn2=n2/n1。N21為材料2相對(duì)于材料1的相對(duì)折射率。折射率隨材料的電容率增大而增大。原因：由于與材料的極化現(xiàn)

22、象有關(guān)，當(dāng)材料的的原子受到外加電場(chǎng)的作用而極化時(shí)，正電荷沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)電荷沿反電場(chǎng)方向移動(dòng)，使得正負(fù)電荷的中心發(fā)生相對(duì)位移，外加電場(chǎng)越強(qiáng)正負(fù)電荷中心間距越大。當(dāng)材料的離子半徑增大時(shí)，其增大，折射率也增大。可用大離子獲得高折射率材料：PBS,n=。小離子獲得低折射率材料：SiCl4n=均質(zhì)材料:如通過(guò)非晶態(tài)或立方晶體的各向同性材料時(shí)，光速不因傳播方向的改變而變化，材料只有一個(gè)折射率。非均質(zhì)材料：材料存在內(nèi)應(yīng)力時(shí)，垂直于拉應(yīng)力方向的n大，平行于拉應(yīng)力的n小，而在同質(zhì)異構(gòu)材料中，高溫晶型n小，低溫晶型n大。散射現(xiàn)象：光在材料中傳播時(shí)，遇到不均勻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的次極波，與主波方向不一致，會(huì)與主波合成出現(xiàn)

23、干涉現(xiàn)象，使光偏離原方向。光的吸收：由于光是一種能量流，在光通過(guò)材料傳播時(shí)，會(huì)引起材料的價(jià)電子躍遷或使原子振動(dòng)，從而使光能的一部分變?yōu)闊崮埽瑢?dǎo)致光能的衰減，這種現(xiàn)象稱為光的吸收。金屬對(duì)光的吸收很強(qiáng)烈，因?yàn)榻饘俚膬r(jià)電子處于未滿帶吸收光子后呈激發(fā)態(tài)不必躍遷到導(dǎo)帶就能發(fā)生碰撞而發(fā)熱。朗波特定律：光的強(qiáng)度隨厚度的增加而呈指數(shù)性衰減。光的吸收系數(shù)，取決于材料的性質(zhì)與光的波長(zhǎng)。光的折射率的色散：材料的折射率N隨入射光的頻率減小而減小的現(xiàn)象，稱為光的折射率的色散。影響材料透光性的因素：吸收系數(shù)，反射系數(shù)，散射系數(shù)，材料的厚度。（透光率隨這四個(gè)因素的增大而減小）提高材料透光率的措施：采用高純材料以避免材料形成

24、異相，添加微量成分以降低材料的氣孔率，以及采用熱壓法，熱鍛法或熱等靜壓法。散射系數(shù)的影響因素：乳濁劑的顆粒尺寸，相對(duì)折射率及體積百分比。當(dāng)顆粒尺寸與入射光波長(zhǎng)相近，顆粒體積百分比高，顆粒與基體材料的折射率相差較大時(shí)，能得到最大散射效果。顯色原理：著色劑對(duì)光的選擇性吸收而引起選擇性反射或透射。發(fā)光：光是原子或分子發(fā)射出的具有一定波長(zhǎng)和頻率的能量。當(dāng)材料的原子或分子從外部接受能量成為激發(fā)態(tài)，然后從激發(fā)態(tài)回到正常態(tài)時(shí)，會(huì)以電磁輻射形式放出所接受的能量，這種輻射現(xiàn)象稱為發(fā)光。發(fā)光的機(jī)理：能發(fā)出熒光的材料主要是具有共軛鍵的苯環(huán)為基的芳香族和雜環(huán)化合物；而能發(fā)出磷光的材料主要是具有缺陷的某些復(fù)雜無(wú)機(jī)晶體，

25、大多是第二族金屬的硫化物，曬化物和氧化物作為基質(zhì)，重金屬作為激活劑。激光：激發(fā)態(tài)的粒子受到一個(gè)具有能量等于兩能級(jí)間差值的光子作用，使粒子轉(zhuǎn)變到正常態(tài)同時(shí)產(chǎn)生第二個(gè)光子，稱其為受激發(fā)射，這樣產(chǎn)生的光稱為激光。激光的特點(diǎn)：激光的特點(diǎn)是具有時(shí)間和空間的相干性，是一種單色和定向的相干光束。激光可應(yīng)用在許多方面，如激光通信，測(cè)距，定向，雷達(dá)等。光的入射角大于臨界角時(shí)就會(huì)發(fā)生光的全反射光學(xué)纖維：光學(xué)纖維是由兩種不同折射率的材料制成，以折射率大的材料作為光纖的芯子，折射率小的材料作為光纖的包層。光信號(hào)在玻璃纖維光纖中傳輸時(shí)的傳輸損耗，主要來(lái)源有：1.光纖材料的本征損耗，包括Si-O鍵在波長(zhǎng)為9um,和21u

26、m處的紅外振動(dòng)吸收延伸到2um附近的影響。2.光纖材料的雜志吸收，包括微量OH-根在波長(zhǎng)為,和處的基波，二次諧波和三次諧波的振動(dòng)吸收，以及過(guò)渡金屬離子引起的吸收3.光纖的結(jié)構(gòu)缺陷，包括光纖芯子半徑沿軸向有著微小變化，折射率分布也有微小不均勻性，從而引起散射損耗。光纖按折射率剖面分布和傳輸模式可分為三種：?jiǎn)文９饫w(直徑幾個(gè)um，只傳輸單模光束)，階躍型多模光纖（由低折射率玻璃外層包覆高折射率玻璃芯子），漸變型多模光纖（折射率沿光纖徑向由中央向四周連續(xù)減?。┓蔷€性光學(xué)效應(yīng)：在強(qiáng)光場(chǎng)或其他外加場(chǎng)的擾動(dòng)下，材料原子或分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)除了圍繞其平衡位置產(chǎn)生微小的線性振動(dòng)外，還會(huì)受到偏離線性的附加擾動(dòng)，此

27、時(shí)材料的電容率往往變?yōu)闀r(shí)間或空間的函數(shù)，材料的極化響應(yīng)與光波電廠不再保持簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，這種非線性極化將引起材料光學(xué)性質(zhì)的變化，導(dǎo)致不同頻率光波之間的能量耦合，從而使入射光波的頻率，振幅，偏振及傳播方向發(fā)生改變，即產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)。主要是原子外層束縛電子在光波電場(chǎng)作用下的受迫振動(dòng)產(chǎn)生的。其光學(xué)材料的特點(diǎn):當(dāng)高能量的光波射入時(shí)，會(huì)在材料中引起非線性光學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生諧波，電光效應(yīng)，光混頻，參量振蕩等。第六章：材料的聲學(xué)聲波是由物體振動(dòng)而產(chǎn)生的，當(dāng)以空氣作介質(zhì)傳播時(shí)，人能聽(tīng)到頻率在25Hz-20kHz范圍的聲音。聲波是一種機(jī)械波。回聲：一定形狀的房間中，反射聲可形成回聲，聲焦點(diǎn)或死點(diǎn)現(xiàn)象當(dāng)不同壁面反

28、射而到達(dá)聽(tīng)者的聲音所經(jīng)過(guò)的路程大于直達(dá)聲17m時(shí)，則到達(dá)的反射將形成回聲。聲波三個(gè)基本物理定律以及意義：聲振動(dòng)作為一個(gè)宏觀的物理現(xiàn)象，滿足三個(gè)基本物理定律：牛頓第二定律、質(zhì)量守恒定律和絕熱壓縮定律，由此分別可以推導(dǎo)出介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方程（p-V關(guān)系）、連續(xù)性方程(V-p)和物態(tài)方程（p-p關(guān)系），并由此導(dǎo)出聲波方程p,V和p等對(duì)空間、時(shí)間坐標(biāo)的微分方程。聲波過(guò)程是絕熱過(guò)程。平面波：若聲波沿x方向傳播而在yz平面上各質(zhì)點(diǎn)的振幅和相位均相同，則為平面波。聲強(qiáng)：在聲場(chǎng)中任一點(diǎn)上一定方向的聲強(qiáng)，是指單位時(shí)間內(nèi)在該點(diǎn)給定方向通過(guò)垂直此方向單位面積上的能量。聲阻：聲阻是流體阻力或輻射阻力（粘滯性引起），它導(dǎo)致能量

29、耗散，使聲能轉(zhuǎn)為熱能。室內(nèi)聲學(xué)：聲音在一定封閉空間內(nèi)輻射，傳播或接收，此時(shí)室內(nèi)物體和房間壁面會(huì)引起發(fā)射聲，房間還會(huì)使聲音在空間的分布發(fā)生變化而使音質(zhì)改變。吸聲材料吸聲原理：吸聲材料的作用就是把聲能轉(zhuǎn)化為熱能。對(duì)于柔順性吸聲材料，其吸聲機(jī)理在于柔順骨架內(nèi)部摩擦，空氣摩擦和熱交換；對(duì)于非柔性吸聲材料，其吸聲特性依靠空氣的粘滯性，進(jìn)入材料的聲波迫使材料孔內(nèi)的空氣振動(dòng)，而空氣與骨架間進(jìn)行熱交換，更促進(jìn)了聲能的損耗。影響水聲聲速的因素：（聲波在水中的阻力損失比在大氣中小，則聲波在水中可比大氣中傳播更遠(yuǎn)）溫度，含鹽率及壓力，其作用依次減弱。水聲材料主要用于制作各種聲源發(fā)射器和水聽(tīng)器，曾用過(guò)水溶性單晶、磁致伸縮材料和壓電陶瓷材料，隨著水聲換能器技術(shù)的發(fā)展