材料物理性能考試重點

第第頁材料物理性能考試重點

1.格波：在晶格中存在著角頻率為ω的平面波，是晶格中的全部原子以相同頻率振動而成的波，或某一個原子在平衡四周的振動以波的形式在晶體中傳播形成的波。

2.色散關(guān)系：頻率和波矢的關(guān)系

3.聲子：晶格振動中的獨立簡諧振子的能量量子

4.熱容：是分子或原子熱運動的能量隨溫度而改變的物理量，其定義是物體溫度上升1K所需要增加的能量。

5.兩個關(guān)于晶體熱容的閱歷定律：一是元素的熱容定律杜隆-珀替定律：恒壓下元素的

原子熱容為25J/(K*mol);另一個是化合物的熱容定律奈曼-柯普定律：化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和。

6.熱膨脹：物體的體積或長度隨溫度的上升而增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹

7.固體材料熱膨脹機理：

材料的熱膨脹是由于原子間距增大的結(jié)果，而原子間距是指晶格結(jié)點上原子振動的平衡位置間的距離。材料溫度肯定時，原子雖然振動，但它平衡位置保持不變，材料就不會因溫度上升而發(fā)生膨脹；而溫度上升時，會導(dǎo)致原子間距增大。

8.溫度對熱導(dǎo)率的影響：

在溫度不太高時，材料中主要以聲子熱導(dǎo)為主,決斷熱導(dǎo)率的因素有材料的熱容C、聲子的平均速度V和聲子的平均自由程L,其中v通?？梢钥醋鞒?shù),只有在溫度較高時,介質(zhì)的彈性模量下降導(dǎo)致V減小。材料聲子熱容C在低溫下與溫度T3成正比。聲子平均自由程V隨溫度的改變類似于氣體分子運動中的狀況，隨溫度上升而降低。試驗說明在低溫下L值的改變不大，其上限為晶粒的線度，下限為晶格間距。在極低溫度時，聲子平均自由程接近或達(dá)到其上限值—晶粒的直徑；聲子的熱容C那么與T3成正比；在此范圍內(nèi)光子熱導(dǎo)可以忽視不計，因此晶體的熱導(dǎo)率與溫度的三次方成正比例關(guān)系。在較低溫度時，聲子的平均自由程L隨溫度上升而減小，聲子的熱容C仍與T3成正比，光子熱導(dǎo)仍舊微小，可以忽視不計，此時與L相比C對聲子熱導(dǎo)率的影響更大,因此在此范圍內(nèi)熱導(dǎo)率仍舊隨溫度上升而增大,但改變率減小。在較高溫度下，聲子的平均自由程L隨溫度上升繼續(xù)減小,而聲子熱容C趨近于常數(shù),材料的熱導(dǎo)率由L隨溫度上升而減小決斷。隨著溫度上升,聲子的平均自由程漸漸趨近于其最小值,聲子熱容為常數(shù),光子平均自由程有所增大,故此光子熱導(dǎo)逐步提高,因此高溫下熱導(dǎo)率隨溫度上升而增大。一般來說,對于晶體材料，在常用溫度范圍內(nèi)，熱導(dǎo)率隨溫度的上升為下降。

9.影響熱導(dǎo)率的因素:1〕溫度的影響，一般來說，晶體材料在常用溫度范圍內(nèi)，熱導(dǎo)率隨溫度的上升而下降。2〕顯微結(jié)構(gòu)的影響。3〕化學(xué)組成的影響。4〕復(fù)合材料的熱導(dǎo)率

10.熱穩(wěn)定性：是指材料承受溫度的急劇改變而不致破壞的技能，所以又稱為抗熱震性。

11.常用熱分析方法：1〕一般熱分析法2〕差熱分析3〕差示掃描量熱法4〕熱重法

12.光折射：當(dāng)光依次通過兩種不同介質(zhì)時，光的行進方向要發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱為折射

13.光的散射：材料中假如有光學(xué)性能不勻稱的結(jié)構(gòu)，例如含有透亮小粒子、光性能不同的

晶界相、氣孔或其他夾雜物，都會引起一部分光束偏離原來的傳播方向而向四周八方散開來，這種現(xiàn)象稱為光的散射。

14.汲?。汗馔ㄟ^物質(zhì)傳播時，會引起物質(zhì)的價電子躍遷或使原子振動，從而使光能的一部

分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，?dǎo)致光能的衰減的現(xiàn)象

15.彈性散射：光的波長〔或光子能量〕在散射前后不發(fā)生改變的，稱為彈性散射

16.根據(jù)瑞利定律，微小粒子對波長的散射不如短波有效，在可見光的短波側(cè)λ=400nm處，紫光的散射強度要比長波側(cè)λ=720nm出紅光的散射強度大約大10倍

17.色散：材料的折射率隨入射光的頻率的減小〔或波長的增加〕而減小的性質(zhì)，稱為材料的色散

18.透光性：材料可以使光透過的性能稱為透光性

19.鏡反射：是指光照耀在光亮度特別高的材料表面時，反射光線具有明確的方向性，這種反射稱為鏡反射

20.漫反射：光照耀在粗糙的材料表面時，反射線沒有方向性，這種反射稱為漫反射

21.受激輻射：處于激發(fā)態(tài)的發(fā)光原子在外來輻射場的作用下，向低能態(tài)或基態(tài)躍遷時，輻射光子的現(xiàn)象

22.激光：由受激發(fā)射的光放大產(chǎn)生的輻射

23.受激汲?。杭偃缭犹幱诘湍芗墸?dāng)能量滿意hv=E2-E1的光子趨近它時，原子那么可能汲取一個光子并躍遷到高能級，這個汲取過程只有存在適當(dāng)頻率的外來光子時才會發(fā)生

24.導(dǎo)電：當(dāng)在材料的兩端施加電壓V時，材料中有電流I流過的現(xiàn)象

25.超導(dǎo)緣由：超導(dǎo)態(tài)的電子對有一基本特性，即每個電子對在運動中的總動量保持不變，故在通以直流電時，超導(dǎo)體重的電子對將無阻力地通過晶格運動，晶格散射電子對中的一個電子并轉(zhuǎn)變它的動量時，它也將散射電子對中的另一個電子，在相反方向引起動量的等量改變，成對電子運動的平均速度基本保持不變，電子對運動時不消耗能量，表現(xiàn)出零電阻的特性

26.載流子：電流是電荷在空間的定向運動。任何一種物質(zhì)，只要有電流就意味著有帶電粒子的定向運動，這些帶電粒子稱為載流子；載流子為離子或離子空穴的電導(dǎo)稱為離子式電導(dǎo)，載流子為電子或電子空穴的電導(dǎo)稱為電子式電導(dǎo)

27.霍爾效應(yīng)：沿試樣*軸方向通入電流I〔電流密度j*〕，z軸方向加一磁場Hz,那么在y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場Ey，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)

28.超導(dǎo)電性：在肯定的低溫條件下材料突然失去電阻的現(xiàn)象

29.合金元素及相結(jié)構(gòu)的影響：1〕固溶體的導(dǎo)電性；2〕金屬化合物的導(dǎo)電性；3〕多相合金的導(dǎo)電性

30.導(dǎo)電性的測量：1〕雙臂電橋法；2〕直流電位差計測量法；3)直流四探針法；4〕絕緣體

電阻的測量

31.礦物當(dāng)溫度改變時，在晶體的某些結(jié)晶方向產(chǎn)生荷電的性質(zhì)稱為熱電性

32.熱電效應(yīng)：在金屬導(dǎo)線組成的回路中，存在著溫差或通以電流時，會產(chǎn)生熱與電的轉(zhuǎn)換效應(yīng)

33.電介質(zhì)極化的機制：1〕電子、離子位移極化；2〕弛豫極化；3〕取向極化；4〕空間電荷極化

34.介電擊穿：當(dāng)陶瓷或聚合物用于工程中做絕緣材料、電容器材料和封裝材料時，通常都要經(jīng)受肯定的電壓梯度的作用，假如材料發(fā)生短路，那么這些材料就失效了，這種失效稱為介電擊穿。引起材料擊穿的電壓梯度稱為材料的介電強度或介電擊穿強度

35.正壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受到機械力作用時，肯定方向的表面產(chǎn)生束縛電荷，其電荷密度大小與所加應(yīng)力的大小成線性關(guān)系。這種由機械能轉(zhuǎn)換成電能的過程，稱為正壓電效應(yīng)

36.逆壓電效應(yīng)：以應(yīng)力作用α-石英晶體而產(chǎn)生束縛電荷。假如以電場作用在α-石英晶體上，那么在相關(guān)方向上產(chǎn)生應(yīng)變，而且應(yīng)變大小與所加電場在肯定范圍內(nèi)有線性關(guān)系。這種由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程稱為逆壓電效應(yīng)

37.熱釋電性：一些晶體除了由于機械應(yīng)力作用引起壓電效應(yīng)外，還可以由于溫度作用而使其電極化強度改變，這就是熱釋電性，也叫做熱電性

38.熱釋電效應(yīng)：由溫度改變而使極化轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象

39.鐵電性：晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷重心不重合而涌現(xiàn)電偶極矩，產(chǎn)生不等于零的電極化強度，使晶體具有自發(fā)極化，晶體的這種性質(zhì)叫鐵電性

40.磁感應(yīng)強度：通過垂直于磁場方向單位面積的磁力線數(shù)

41.物質(zhì)磁性的分類：1〕抗磁體；2〕順磁體；3〕鐵磁體；4〕亞鐵磁體；5〕反鐵磁體

42.磁化強度：描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量；矯頑力：當(dāng)反向磁疇擴大到同正向磁疇大小相等時，有效磁化強度等于0，這時的磁場強度即為矯頑力；飽和磁化強度：鐵磁材料和亞鐵磁材料的磁化強度隨磁場增加而增加所能達(dá)到的最大值，是溫度的函數(shù);磁導(dǎo)率：磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強度與磁場強度之比。分為絕對磁導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率，是表征磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量；磁滯損耗：鐵磁材料在磁化過程中由磁滯現(xiàn)象引起的能量損耗；飽和磁致伸縮系數(shù)：隨著磁場加強，鐵磁體的磁感強度加強，λ絕對值也隨之增大，當(dāng)磁化強度達(dá)到飽和值時，λ=λs，λs為飽和磁致伸縮系數(shù)；磁晶各向異性常數(shù)：單位體積的單晶磁體沿難磁化方向磁化到飽和與沿易磁化方向磁化到飽和所需磁化能之差

43.彈性模量：材料在彈性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對應(yīng)的正應(yīng)變的比值

44.彈性模量的測量：1〕靜態(tài)測量法，從應(yīng)力和應(yīng)變曲線確定彈性模量，測量的精度較低，不適合對金屬進行彈性分析；2〕動態(tài)測量法，優(yōu)點是測量設(shè)備簡約，測量速度快，測量結(jié)果精確

45.內(nèi)耗：由于固體內(nèi)部的緣由使機械能消耗的現(xiàn)象；材料在交變應(yīng)力作用下應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象，稱為滯彈性，由滯彈性引起的內(nèi)耗稱為滯彈性內(nèi)耗

篇二：材料物理性能期末復(fù)習(xí)重點-田蒔

1.微觀粒子的波粒二象性

在量子力學(xué)里，微觀粒子在不同條件下分別表現(xiàn)出波動或粒子的性質(zhì)。這種量子行為稱為波粒二象性。

2.波函數(shù)及其物理意義

微觀粒子具有波動性，是一種具有統(tǒng)計規(guī)律的幾率波，它決斷電子在空間某處涌現(xiàn)的幾率，在t時刻，幾率波應(yīng)是空間位置〔*,y,z,t)的函數(shù)。此函數(shù)稱波函數(shù)。其模的平方代表粒子在該處涌現(xiàn)的概率。

表示t時刻、〔*、y、z〕處、單位體積內(nèi)發(fā)覺粒子的幾率。3.自由電子的能級密度能級密度即狀態(tài)密度。dN為E到E+dE范圍內(nèi)總的狀態(tài)數(shù)。代表單位能量范圍內(nèi)所能容納的電子數(shù)。

4.費米能級

在0K時，能量小于或等于費米能的能級全部被電子占滿，能量大于費米能級的全部為空。故費米能是0K時金屬基態(tài)系統(tǒng)電子所占有的能級最高的能量。

5.晶體能帶理論

假定固體中原子核不動，并設(shè)想每個電子是在固定的原子核的勢場及其他電子的平均勢場中運動，稱單電子近似。用單電子近似法處理晶體中電子能譜的理論，稱能帶理論。6.導(dǎo)體，絕緣體，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)

依據(jù)能帶理論，晶體中并非全部電子，也并非全部的價電子都參加導(dǎo)電，只有導(dǎo)帶中的電子或價帶頂部的空穴才能參加導(dǎo)電。從下列圖可以看出，導(dǎo)體中導(dǎo)帶和價帶之間沒有禁區(qū)，電子進入導(dǎo)帶不需要能量，因而導(dǎo)電電子的濃度很大。在絕緣體中價帶和導(dǎo)期隔著一個寬的禁帶Eg，電子由價帶到導(dǎo)帶需要外界供應(yīng)能量，使電子激發(fā)，實現(xiàn)電子由價帶到導(dǎo)帶的躍遷，因而通常導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子濃度很小。半導(dǎo)體和絕緣體有相類似的能帶結(jié)構(gòu)，只是半導(dǎo)體的禁帶較窄(Eg小)，電子躍遷比較簡單端時，其電荷載子會呈現(xiàn)朝某方向流淌的行為，因而產(chǎn)生電流。電導(dǎo)率是以歐姆定律定義為電流密度和電場強度的比率：κ=1/ρ

2.金屬—電阻率與溫度的關(guān)系

金屬材料隨溫度上升，離子熱振動的振幅增大，電子就愈易受到散射，當(dāng)電子波通過一個抱負(fù)品體點陣時(0K)，它將不受散射；只有在晶體點陣完整性遭到破壞的地方，電子被才受到散射(不相干散射)，這就是金屬產(chǎn)生電阻的根本緣由。由于溫度引起的離子運動(熱振動)振幅的改變(通常用振幅的均方值表示)，以及晶體中異類原于、位錯、點缺陷等都會使抱負(fù)晶體點陣的周期性遭到破壞。這樣，電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻，降低導(dǎo)電性。金屬電阻率在不同溫度范圍與溫度改變關(guān)系不同。一般認(rèn)為純金屬在整個溫度區(qū)間產(chǎn)生電阻機制是電子-聲子〔離子〕散射。在極低溫度下，電子-電子散射構(gòu)成了電阻產(chǎn)生的主要機制。金屬溶化，金屬原子規(guī)章陣列被破壞，從而加強了對電子的散射，電阻增加。

3.離子電導(dǎo)理論

離子電導(dǎo)是帶有電荷的離子載流子在電場作用下的定向移動。一類是晶體點陣的基本離子，因熱振動而離開晶格，形成熱缺陷，離子或空位在電場作用下成為導(dǎo)電載流子，參與導(dǎo)電，即本征導(dǎo)電。另一類參與導(dǎo)電的載流子主要是雜質(zhì)。

離子尺寸，質(zhì)量都遠(yuǎn)大于電子，其運動方式是從一個平衡位置跳躍到另一個平衡位置。離子導(dǎo)電是離子在電場作用下的擴散。其擴散路徑暢通，離子擴散系數(shù)就高，故導(dǎo)電率高。

4.快離子導(dǎo)體〔最正確離子導(dǎo)體，超離子導(dǎo)體〕具有離子導(dǎo)電的固體物質(zhì)稱固體電解質(zhì)。有些固體電解質(zhì)電導(dǎo)率比正常離子化合物電導(dǎo)率高出幾個數(shù)量級，稱快離子導(dǎo)體。

1.遷移率

遷移率是指載流子〔電子和空穴〕在單位電場作用下的平均漂移速度，運動得越快，遷移率越大。在電場下，載流子的平均漂移速度v與電場強度E成正比為：v=μE式中μ為載流子的漂移遷移率，簡稱遷移率，表示單位電場下載流子的平均漂移速度，單位是m2/Vs或cm2/Vs。遷移率是反映半導(dǎo)體中載流子導(dǎo)電技能的重要參數(shù)，同樣的摻雜濃度，載流子的遷移率越大，半導(dǎo)體材料的.導(dǎo)電率越高。遷移率的大小不僅關(guān)系著導(dǎo)電技能的強弱，而且還徑直決斷著載流子運動的快慢。

1.少數(shù)載流子

在熱平衡條件下，給定半導(dǎo)體中電子和空穴共存。例，在n型半導(dǎo)體中，載流子為電子，據(jù)質(zhì)量作用定律有少量空穴存在，該條件下電子稱多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。簡稱多子和少子。

2.超導(dǎo)體，超導(dǎo)態(tài)

材料失去電阻的狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)，存在電阻的狀態(tài)稱為正常態(tài)，具有超導(dǎo)態(tài)的材料稱為超導(dǎo)體。

3.超導(dǎo)態(tài)特性，超導(dǎo)態(tài)的三性格能指標(biāo)

超導(dǎo)體的主要特性〔1〕進入超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體中有電流無電阻，超導(dǎo)體是完全等電位的，內(nèi)部無電場，即完全導(dǎo)電性，〔2〕完全抗磁性〔邁斯納效應(yīng)〕，處于超導(dǎo)態(tài)的材料，磁感應(yīng)強度B始終為零。超導(dǎo)體可屏蔽磁場，摒除磁通〔3〕通量量子化

超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)〔三性格能指標(biāo)〕

臨界溫度〔TC〕--超導(dǎo)體需要冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性。

臨界電流密度〔JC〕--通過超導(dǎo)體的電流密度需要小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。

臨界磁場〔HC〕--施加給超導(dǎo)體的磁場需要小于某一臨界磁場才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。

4.直流四探針〔四電極〕法測半導(dǎo)體，超導(dǎo)體等低電阻率

當(dāng)四根金屬探針排成一條直線，并以肯定壓力壓在半導(dǎo)體材料上時，在1,4兩根探針間通過電流Ｉ，那么2,3探針間產(chǎn)生電位差Ｖ。依據(jù)公式可計算出材料的電阻率：其中，C為四探針的針系數(shù)〔cm〕，它的大小取決于四根探針的排列方法和針距。

1.電容C

兩個接近導(dǎo)體加上電壓后具有存儲電荷技能的量度。是表征電容器容納電荷的本事的物理量，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F。

2.電介質(zhì)的極化

介電材料：放在平板電容器中增加電容的材料電介質(zhì)：在電場作用下能建立極化的物質(zhì)。在真空平板電容器中，嵌入一塊電解質(zhì)加入外電場時，在正極四周的介質(zhì)表面感應(yīng)出負(fù)電荷，負(fù)極板附件的介質(zhì)表面感應(yīng)出正電荷，稱感應(yīng)電荷或束縛電荷。極化：電介質(zhì)在電場作用產(chǎn)生束縛電荷的現(xiàn)象。

3.電偶極距極性分子由于分子的正負(fù)電荷重心不重合而存在電偶極矩。Q是所含電量L為正負(fù)電荷重心距離

4.電子，離子的位移極化

電子位移極化：材料在外電場的作用下，原子中的電子云將離帶正電的原子核這個中心，原子就成為一個臨時的或感應(yīng)的偶極子。

離子位移極化：極化晶體中負(fù)離子和正離子相對于它們的正

常位置發(fā)生位移，形成一個感生偶極矩。晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長。

5.壓電性，壓電效應(yīng)在一些特定方向上對晶體加力，那么在力的垂直方向上涌現(xiàn)正負(fù)束縛電荷，這種現(xiàn)象為壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物體稱為壓電體。

正壓電效應(yīng)：晶體受到機械作用力時，在肯定方向的表面上會涌現(xiàn)數(shù)量相等、符號相反的束縛電荷；作用力反向時，表面荷電性質(zhì)亦反號，而且在肯定范圍內(nèi)電荷密度與作用力成正比。

這種由機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，為正壓電效應(yīng)。

逆壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體在外加電場作用下，晶體的某些方向上產(chǎn)生形變，其形變與電場強度成正比。稱為逆壓電效應(yīng)。

6.熱釋電性

在某些絕緣物中，由于溫度改變而引起電極化狀態(tài)轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。

7.鐵電體，電疇鐵電體是電介質(zhì)的一個亞類，其基本特征是具有自發(fā)電極化且這種電極化可以在外電場作用下轉(zhuǎn)變方向。

電疇：鐵電體自發(fā)極化時能量上升，狀態(tài)不穩(wěn)定，晶體趨向于分成很多小區(qū)域，每個小區(qū)域電偶極子沿同一方向，不同小區(qū)域的電偶極子方向不同，每個小區(qū)域為電疇。8.鐵電體來源

對于鐵電體的初步認(rèn)識是它具有自發(fā)極化。1.光通過固體，光從一個介質(zhì)進入到另一個介質(zhì)時，將發(fā)生透射、反射、汲取和散射現(xiàn)象。2.色散，材料的折射率隨入射光頻率的減小〔或波長的增大〕而減小的性質(zhì)。色散=3.反射系數(shù)R

4.朗伯特定律：IIl

0e，在介質(zhì)中光強隨傳播距離〔光通過介質(zhì)厚度〕呈指數(shù)形式衰減的規(guī)律。

5.激光及其特點

在外來光子的激發(fā)下，誘發(fā)電子能態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而發(fā)射出于外來光子頻率，相位，傳輸方向及偏振態(tài)均相同的相干光波。

6.偏振光

自然光的電場矢量振動傳播在空間內(nèi)分布是勻稱的，一些緣由造成光電矢量在某些方向上振動減弱，另一些方向上加強，稱偏振光。1.電光效應(yīng)，由外加電場引起的材料折射率改變的效應(yīng)。

2.熱容：當(dāng)一系統(tǒng)由于加給一微小的熱量δQ而溫度上升dT時，δQ/dT這個量即是該系統(tǒng)的熱容。通常以符號C表示，單位J/K。

3.熱膨脹，固體材料熱膨脹本質(zhì)歸結(jié)于點陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點間平均距離隨溫度上升而增大。4.傅里葉導(dǎo)熱定律：單位時間內(nèi)通過給定截面的熱量，正比例于垂直于該界面方向上的溫度

改變率和截面面積，而熱量傳遞的方向那么與溫度上升的方向相反。負(fù)號，表示熱量向低溫處傳播，可以用來計算熱量的傳導(dǎo)量。其中熱流密度是在與傳輸方向相垂直的單位面積上，在*方向上的傳熱速率。它與該方向上的溫度梯度dT/d*成正比。比例常數(shù)k是熱導(dǎo)率〔也稱為導(dǎo)熱系數(shù)〕，單位是〔W/mK〕。5.本征半導(dǎo)體。P型，N型，PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

5.熱電效應(yīng)，電位差、溫度差、電流、熱流之間存在著的交叉聯(lián)系構(gòu)成了熱點效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)：兩種下同的導(dǎo)體組成一個閉合回路時，假設(shè)在兩接頭處存在溫度差，那么回路中將有電勢及電流產(chǎn)生玻爾貼效應(yīng)：當(dāng)有電流通過兩個不同導(dǎo)體組成的回路時，除產(chǎn)生焦耳熱外，在兩接頭處還分別涌現(xiàn)汲取或放出熱量Q的現(xiàn)象，Q稱為玻爾帖熱

湯姆遜效應(yīng)：當(dāng)電流通過具有肯定溫度梯度的導(dǎo)體時，除產(chǎn)生焦耳熱外，另有一橫向熱流流入或流出導(dǎo)體〔即吸熱或放熱〕

6.熱應(yīng)力，僅由材料熱膨脹或收縮引起的內(nèi)應(yīng)力。熱應(yīng)力主要來源〔1〕因熱脹冷縮受到限制而產(chǎn)生的熱應(yīng)力；〔2〕多相復(fù)合材料因各相膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力；〔3〕因溫度梯度而產(chǎn)生熱應(yīng)力。1.磁矩

描述載流線圈或微觀粒子磁性的物理量。一個載流循環(huán)的磁偶極矩是其所載電流乘于循環(huán)面積：其中，為磁偶極矩，為電流，；其中，為力矩，為磁場，為勢能。

2.物質(zhì)的磁性分類

依據(jù)物質(zhì)的磁化率，把物質(zhì)的磁性大致分為抗磁體、順磁體、反鐵磁體、鐵磁體和亞鐵磁體?？勾朋w，χ為負(fù)值，很小，約在10-6數(shù)量級；順磁體，χ為正值，很小，約在10-3～10-6數(shù)量級；反鐵磁體，χ為正值，很??；鐵磁性體，χ為正值，很大，約在10～106數(shù)量級；亞鐵磁體，χ為正值，沒有鐵磁性體大。3.鐵磁體的磁化曲線和磁滯回線MS：飽和磁化強度BS：飽和磁感強度Mr：剩余磁化強度Br：剩余磁感強度HC：矯頑力

Hs:飽和外加磁場強度磁導(dǎo)率μHr:剩余磁場強度當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài)后，假如減小磁化場強H，介質(zhì)的磁化強度M〔或磁感應(yīng)強度B〕并不沿著起始磁化曲線減小，M〔或B〕的改變滯后于H的改變。這種現(xiàn)象叫磁滯。在磁場中，鐵磁體的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系可用曲線來表示，當(dāng)磁化磁場作周期的改變時，鐵磁體中的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系是一條閉合線，這條閉合線叫做磁滯回線。B-H磁滯回線的面積表示經(jīng)受一個周期過程后鐵磁體損耗的能量。

4.鐵磁性產(chǎn)生緣由

鐵磁質(zhì)自發(fā)磁化源自于原子〔正離子〕磁矩，且在原子磁矩中起主要作用的是電子自旋磁矩。

任何物質(zhì)由原子組成，原子又有帶正電的原子核〔核子〕和帶負(fù)電的電子構(gòu)成。核子和電子本身都在做自旋運動，電子又沿肯定軌道繞核子做循規(guī)運動。它們的這些運動形成閉合電流，從而產(chǎn)生磁矩。材料磁性的本源是：材料內(nèi)部電子的循規(guī)運動和自旋運動。

5.磁疇，未加磁場時鐵磁質(zhì)內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的假設(shè)干個小區(qū)域。6.磁性材料

磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后簡單去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不簡單去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料。軟磁性材料，高磁導(dǎo)率，低矯頑力，低鐵芯損耗。飽和磁感應(yīng)強度Bs，剩余磁感應(yīng)強度Br，矯頑力Hc，

軟磁材料：磁滯回線瘦長，易于磁化，也易于退磁，μ高、Ms高、Hc小、Mr低

硬磁〔永磁〕材料：磁滯回線短粗，磁化后不易退磁，μ低、Hc與Mr高

居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強度隨溫度上升而下降，達(dá)到某一溫度時，自發(fā)磁化消逝，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。4.磁致電阻效應(yīng)

磁性材料電阻率隨磁化狀態(tài)而轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。由于外磁場的存在，金屬中傳導(dǎo)電子受洛倫茲力作用而進行螺旋線式運動，電阻較高，無磁場時，電子直線運動。

5.磁光效應(yīng)，是指處于磁化狀態(tài)的物質(zhì)與光之間發(fā)生相互作用而引起的各種光學(xué)現(xiàn)象。包括法拉第效應(yīng)、克爾磁光效應(yīng)、塞曼效應(yīng)和科頓-穆頓效應(yīng)等。這些效應(yīng)均起源于物質(zhì)的磁化，反映了光與物質(zhì)磁性間的聯(lián)系。

法拉第效應(yīng)，線偏振光透過放置磁場中的物質(zhì)，沿著磁場方向傳播時，光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。也稱法拉第旋轉(zhuǎn)或磁圓雙折射效應(yīng),簡記為MCB。一般材料中，法拉第旋轉(zhuǎn)〔用旋轉(zhuǎn)角θF表示〕和樣品長度l、磁感應(yīng)強度B有以下關(guān)系θF＝VlB,V是與物質(zhì)性質(zhì)、光的頻率有關(guān)的常數(shù),稱為費爾德常數(shù)。

磁光克爾效應(yīng)：入射的線偏振光在已磁化的物質(zhì)表面反射時，振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

第七章

E彈性模量正應(yīng)力與正應(yīng)變之比，反應(yīng)物體反抗正應(yīng)變的技能

G切變模量切應(yīng)力與切應(yīng)變之比，反應(yīng)物體反抗切應(yīng)變的技能μ泊松比反應(yīng)在勻稱分布的軸向力時，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對值的比值

K體積模量體應(yīng)力與體應(yīng)變的比值3.粘彈性，滯彈性

一些非晶體甚至多晶在比較小的應(yīng)力作用下可同時表現(xiàn)出彈性和黏性，稱黏彈性。

當(dāng)應(yīng)力作用于實際固體時，固體形變的產(chǎn)生與清除需要肯定的時間，這種與時間有關(guān)的彈性

稱為滯彈性。抱負(fù)彈性受體應(yīng)力作用立即產(chǎn)生應(yīng)變。

4.應(yīng)力弛豫

彈性材料應(yīng)變保持恒定，應(yīng)力隨時間延長而減小的現(xiàn)象，稱應(yīng)力弛豫〔應(yīng)力松弛〕5.偽彈性，超彈性

對母相加應(yīng)力誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)力除去時，母相消逝，應(yīng)變回復(fù)；或者加應(yīng)力使母相重新取向〔變體〕，產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)力去掉，應(yīng)變回復(fù)，

稱合金偽彈性。

7.材料熱導(dǎo)率測量【穩(wěn)態(tài)測試-駐流法(徑直法〕】

7.布儒斯特角和馬呂斯定律

篇三：材料物理性能期末復(fù)習(xí)題2

期末復(fù)習(xí)題

一、填空〔20〕

2.克勞修斯—莫索蒂方程建立了宏觀量介電常數(shù)與微觀量極化率之間的關(guān)系。

3．固體材料的熱膨脹本質(zhì)是點陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點間平均距離隨溫度上升而增大。

4．格波間相互作用力愈強，也就是聲子間碰撞幾率愈大，相應(yīng)的平均自由程愈小，熱導(dǎo)率也就愈

質(zhì)中能量損耗的大小。7．當(dāng)磁化強度M為負(fù)值時，固體表現(xiàn)為抗磁性。8．電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成。

9．無機非金屬材料中的載流子主要是電子和離子。

10．廣義虎克定律適用于各向異性的非勻稱材料。

11．設(shè)某一玻璃的光反射損失為m，假如連續(xù)透過*塊平板玻璃，那么透過部分應(yīng)為I0〔1-m〕

2*。

12．對于中心穿透裂紋的大而薄的板，其幾何外形因子。

13．設(shè)電介質(zhì)中帶電質(zhì)點的電荷量q，在電場作用下極化后，正電荷與負(fù)電荷的位移矢量為l，那么此偶極矩為ql。

14．裂紋擴展的動力是物體內(nèi)儲存的彈性應(yīng)變能的降低大于等于由于開裂形成兩個新表面所需的表面能。

15.Griffith微裂紋理論認(rèn)為，斷裂并不是兩部分晶體同時沿整個界面拉斷，而是裂紋擴展的結(jié)果。

16．考慮散熱的影響，材料允許承受的最大溫度差可用第二熱應(yīng)力因子表示。

17．當(dāng)溫度不太高時，固體材料中的熱導(dǎo)形式主要是聲子熱導(dǎo)。

18．在應(yīng)力份量的表示方法中，應(yīng)力份量σ,τ的下標(biāo)第一個字母表示方向，第二個字母表示應(yīng)力作用的方向。

19．電滯回線的存在是判定晶體為鐵電體的重要依據(jù)。

20．原子磁矩的來源是電子的軌道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質(zhì)的磁性主要由電子的自旋磁矩引起。21.根據(jù)格里菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決于裂紋的數(shù)量，而是決斷于裂紋的大小，即是由最危急的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決斷材料的斷裂強度。

22.復(fù)合體中熱膨脹滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的緣由是由于不同相間或晶粒的不同方向上膨脹系數(shù)差別很大，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使坯體產(chǎn)生微裂紋。

23.晶體發(fā)生塑性變形的方式主要有滑移和孿生。

24.鐵電體是具有自發(fā)極化且在外電場作用下具有電滯回線的晶體。

25.自發(fā)磁化的本質(zhì)是電子間的靜電交換相互作用。

二、名詞說明(20)

自發(fā)極化：極化并非由外電場所引起，而是由極性晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點所引起，使晶體中的每個晶胞內(nèi)

存在固有電偶極矩，這種極化機制為自發(fā)極化。

滯彈性：當(dāng)應(yīng)力作用于實際固體時，固體形變的產(chǎn)生與清除需要肯定的時間，這種與時間有關(guān)的彈性

稱為滯彈性。

格波：處于格點上的原子的熱振動可描述成類似于機械波傳播的結(jié)果，這種波稱為格波，格波的一個

特點是，其傳播介質(zhì)并非連接介質(zhì)，而是由原子、離子等形成的晶格。

電介質(zhì)：指在電場作用下能建立極化的一切物質(zhì)。

電偶極子：是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。

蠕變〔creep〕(緩慢變形)：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它

與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才涌現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能涌現(xiàn)。

壓電效應(yīng)：不具有對稱中心的晶體在沿肯定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，

同時在它的兩個相對表面上涌現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會復(fù)原到不帶電的

狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向轉(zhuǎn)變時，電荷的極性也隨之轉(zhuǎn)變。相反，

當(dāng)對不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場，晶體也會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體

的變形隨之消逝，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。

電致伸縮：當(dāng)在不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場時，晶體會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體

的變形隨之消逝，這種現(xiàn)象稱為電致伸縮現(xiàn)象，或稱為逆壓電效應(yīng)。

鐵電體：具有自發(fā)極化且在外電場作用下具有電滯回線的晶體。

三、問答題〔每題5分，共20分〕

2.簡述位移極化和松馳極化的特點。

答：位移式極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；

松弛極化與熱運動有關(guān)，完成這種極化需要肯定的時間，并且是非彈性的，因而消耗肯定的能量。

3.鐵磁性與鐵電性的本質(zhì)差別是什么？

答：⑴鐵電性由離子位移引起，鐵磁性由原子取向引起。

⑵鐵電性在非對稱性的晶體中發(fā)生，鐵磁性發(fā)生在次價電子的非平衡自旋中。

⑶鐵電體的居里點是由于晶體相變引起的，鐵磁性的居里點是原子的無規(guī)章振動破壞了原子

間的“交換”作用，從而使自發(fā)磁化消逝引起的。

4.為什么金屬材料有較大的熱導(dǎo)率，而非金屬材料的導(dǎo)熱不如金屬材料好？答：固體中導(dǎo)熱主要是由晶格振動的格波和自由電子運動來實現(xiàn)的。在金屬中由于有大量的自由電子，而且電子的質(zhì)量很輕，所以能快速地實現(xiàn)熱量的傳遞。雖然晶格振動對金屬導(dǎo)熱也有貢獻(xiàn)，但只是很次要的。在非金屬晶體，如一般離子晶體的晶格中，自由電子是很少的，晶格振動是它們的主要導(dǎo)熱機構(gòu)。因此，金屬一般都具有較非金屬材料更大的熱導(dǎo)率。

6．假如要減削由多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)的光反射損失，通常可以采用什么方法？為什么？

答：有多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)，經(jīng)常用折射率和玻璃相近的膠粘起來，這樣除了最外和最內(nèi)的兩個表面是玻璃和空氣的相對折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對折射率，從而大大減削了界面的反射損失。

7．闡述大多數(shù)無機晶態(tài)固體的熱容隨溫度的改變規(guī)律。

答：依據(jù)德拜熱容理論，在高于德拜溫度θD時，熱容趨于常數(shù)(25J／(K·mo1)，低于θD時與

T3成正比。因此，不同材料的θD是不同的。無機材料的熱容與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系是不大的，絕大

多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時的一個低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25J／K·mol的數(shù)值。溫度進一步增加，熱容基本上沒有什么改變。

8.有關(guān)介質(zhì)損耗描述的方法有哪些？其本質(zhì)是否全都？

答：損耗角正切、損耗因子、損耗角正切倒數(shù)、損耗功率、等效電導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)的復(fù)項。多種方法對材料來說都涉及同一現(xiàn)象。即實際電介質(zhì)的電流位相滯后抱負(fù)電介質(zhì)的電流位相。因此

它們的本質(zhì)是全都的。

9.簡述提高陶瓷材料抗熱沖擊斷裂性能的措施。

答：(1)提高材料的強度f，減小彈性模量E。(2)提高材料的熱導(dǎo)率。(3)減小材料的熱膨脹

系數(shù)。(4)減小表面熱傳遞系數(shù)h。(5)減小產(chǎn)品的有效厚度rm。

10.為什么含有未滿殼層的原子組成的物質(zhì)中只有一部分具有鐵磁性？

含有未滿殼層原子組成的物質(zhì)包括順磁性物質(zhì)和有序磁性物質(zhì)。由于順磁性物質(zhì)中原子做無規(guī)章熱振動，原子磁矩排列雜亂無章，宏觀上不表現(xiàn)磁性；有序磁性物質(zhì)包括反鐵磁性、亞鐵磁性和鐵磁性物質(zhì)，由于在反鐵磁性或亞鐵磁性物質(zhì)中磁性有序的原子排列形成的磁矩平行和反平行相間