第第頁(yè)材料物理性能考試重點(diǎn)

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(dòng)而成的波，或某一個(gè)原子在平衡四周的振動(dòng)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(dòng)中的獨(dú)立簡(jiǎn)諧振子的能量量子

4.熱容：是分子或原子熱運(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)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(zhǎng)度隨溫度的上升而增大的現(xiàn)象稱(chēng)為熱膨脹

7.固體材料熱膨脹機(jī)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(diǎn)上原子振動(dòng)的平衡位置間的距離。材料溫度肯定時(shí)，原子雖然振動(dòng)，但它平衡位置保持不變，材料就不會(huì)因溫度上升而發(fā)生膨脹；而溫度上升時(shí)，會(huì)導(dǎo)致原子間距增大。

8.溫度對(duì)熱導(dǎo)率的影響：

在溫度不太高時(shí)，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通常可以看作常數(shù),只有在溫度較高時(shí),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(lèi)似于氣體分子運(yùn)動(dòng)中的狀況，隨溫度上升而降低。試驗(yàn)說(shuō)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(shí)，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(jì)，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(shí)，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(jì)，此時(shí)與L相比C對(duì)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(lái)說(shuō),對(duì)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(lái)說(shuō)，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(chēng)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(guò)兩種不同介質(zhì)時(shí)，光的行進(jìn)方向要發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為折射

13.光的散射：材料中假如有光學(xué)性能不勻稱(chēng)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(huì)引起一部分光束偏離原來(lái)的傳播方向而向四周八方散開(kāi)來(lái)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的散射。

14.汲?。汗馔ㄟ^(guò)物質(zhì)傳播時(shí)，會(huì)引起物質(zhì)的價(jià)電子躍遷或使原子振動(dòng)，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(zhǎng)〔或光子能量〕在散射前后不發(fā)生改變的，稱(chēng)為彈性散射

16.根據(jù)瑞利定律，微小粒子對(duì)波長(zhǎng)的散射不如短波有效，在可見(jiàn)光的短波側(cè)λ=400nm處，紫光的散射強(qiáng)度要比長(zhǎng)波側(cè)λ=720nm出紅光的散射強(qiáng)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(zhǎng)的增加〕而減小的性質(zhì)，稱(chēng)為材料的色散

18.透光性：材料可以使光透過(guò)的性能稱(chēng)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(shí)，反射光線具有明確的方向性，這種反射稱(chēng)為鏡反射

20.漫反射：光照耀在粗糙的材料表面時(shí)，反射線沒(méi)有方向性，這種反射稱(chēng)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(lái)輻射場(chǎng)的作用下，向低能態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，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?jí)，當(dāng)能量滿(mǎn)意hv=E2-E1的光子趨近它時(shí)，原子那么可能汲取一個(gè)光子并躍遷到高能級(jí)，這個(gè)汲取過(guò)程只有存在適當(dāng)頻率的外來(lái)光子時(shí)才會(huì)發(fā)生

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

25.超導(dǎo)緣由：超導(dǎo)態(tài)的電子對(duì)有一基本特性，即每個(gè)電子對(duì)在運(yùn)動(dòng)中的總動(dòng)量保持不變，故在通以直流電時(shí)，超導(dǎo)體重的電子對(duì)將無(wú)阻力地通過(guò)晶格運(yùn)動(dòng)，晶格散射電子對(duì)中的一個(gè)電子并轉(zhuǎn)變它的動(dòng)量時(shí)，它也將散射電子對(duì)中的另一個(gè)電子，在相反方向引起動(dòng)量的等量改變，成對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的平均速度基本保持不變，電子對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)，這些帶電粒子稱(chēng)為載流子；載流子為離子或離子空穴的電導(dǎo)稱(chēng)為離子式電導(dǎo)，載流子為電子或電子空穴的電導(dǎo)稱(chēng)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(chǎng)Hz,那么在y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場(chǎng)Ey，這一現(xiàn)象稱(chēng)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(cè)量：1〕雙臂電橋法；2〕直流電位差計(jì)測(cè)量法；3)直流四探針?lè)ǎ?〕絕緣體

電阻的測(cè)量

31.礦物當(dāng)溫度改變時(shí)，在晶體的某些結(jié)晶方向產(chǎn)生荷電的性質(zhì)稱(chēng)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱與電的轉(zhuǎn)換效應(yīng)

33.電介質(zhì)極化的機(jī)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(shí)，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(chēng)為介電擊穿。引起材料擊穿的電壓梯度稱(chēng)為材料的介電強(qiáng)度或介電擊穿強(qiáng)度

35.正壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，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(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程，稱(chēng)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(chǎng)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(chǎng)在肯定范圍內(nèi)有線性關(guān)系。這種由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)

37.熱釋電性：一些晶體除了由于機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度：通過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向單位面積的磁力線數(shù)

41.物質(zhì)磁性的分類(lèi)：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(qiáng)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(kuò)大到同正向磁疇大小相等時(shí)，有效磁化強(qiáng)度等于0，這時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度即為矯頑力；飽和磁化強(qiáng)度：鐵磁材料和亞鐵磁材料的磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)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(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之比。分為絕對(duì)磁導(dǎo)率和相對(duì)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(guò)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(chǎng)加強(qiáng)，鐵磁體的磁感強(qiáng)度加強(qiáng)，λ絕對(duì)值也隨之增大，當(dāng)磁化強(qiáng)度達(dá)到飽和值時(shí)，λ=λs，λs為飽和磁致伸縮系數(shù)；磁晶各向異性常數(shù)：?jiǎn)挝惑w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(duì)應(yīng)的正應(yīng)變的比值

44.彈性模量的測(cè)量：1〕靜態(tài)測(cè)量法，從應(yīng)力和應(yīng)變曲線確定彈性模量，測(cè)量的精度較低，不適合對(duì)金屬進(jìn)行彈性分析；2〕動(dòng)態(tài)測(cè)量法，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)約，測(cè)量速度快，測(cè)量結(jié)果精確

45.內(nèi)耗：由于固體內(nèi)部的緣由使機(jī)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(chēng)為滯彈性，由滯彈性引起的內(nèi)耗稱(chēng)為滯彈性?xún)?nèi)耗

篇二：材料物理性能期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)-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(dòng)或粒子的性質(zhì)。這種量子行為稱(chēng)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(dòng)性，是一種具有統(tǒng)計(jì)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(shí)刻，幾率波應(yīng)是空間位置〔*,y,z,t)的函數(shù)。此函數(shù)稱(chēng)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(shí)刻、〔*、y、z〕處、單位體積內(nèi)發(fā)覺(jué)粒子的幾率。3.自由電子的能級(jí)密度能級(jí)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(fèi)米能級(jí)

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

5.晶體能帶理論

假定固體中原子核不動(dòng)，并設(shè)想每個(gè)電子是在固定的原子核的勢(shì)場(chǎng)及其他電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)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(chēng)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(jià)電子都參加導(dǎo)電，只有導(dǎo)帶中的電子或價(jià)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(jià)帶之間沒(méi)有禁區(qū)，電子進(jìn)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(jià)帶和導(dǎo)期隔著一個(gè)寬的禁帶Eg，電子由價(jià)帶到導(dǎo)帶需要外界供應(yīng)能量，使電子激發(fā)，實(shí)現(xiàn)電子由價(jià)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(lèi)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(jiǎn)單端時(shí)，其電荷載子會(huì)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(chǎng)強(qiáng)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(dòng)的振幅增大，電子就愈易受到散射，當(dāng)電子波通過(guò)一個(gè)抱負(fù)品體點(diǎn)陣時(shí)(0K)，它將不受散射；只有在晶體點(diǎn)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(yùn)動(dòng)(熱振動(dòng))振幅的改變(通常用振幅的均方值表示)，以及晶體中異類(lèi)原于、位錯(cuò)、點(diǎn)缺陷等都會(huì)使抱負(fù)晶體點(diǎn)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(gè)溫度區(qū)間產(chǎn)生電阻機(jī)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(jī)制。金屬溶化，金屬原子規(guī)章陣列被破壞，從而加強(qiáng)了對(duì)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(chǎng)作用下的定向移動(dòng)。一類(lèi)是晶體點(diǎn)陣的基本離子，因熱振動(dòng)而離開(kāi)晶格，形成熱缺陷，離子或空位在電場(chǎng)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(lèi)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(yùn)動(dòng)方式是從一個(gè)平衡位置跳躍到另一個(gè)平衡位置。離子導(dǎo)電是離子在電場(chǎng)作用下的擴(kuò)散。其擴(kuò)散路徑暢通，離子擴(kuò)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(chēng)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(gè)數(shù)量級(jí)，稱(chēng)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(chǎng)作用下的平均漂移速度，運(yùn)動(dòng)得越快，遷移率越大。在電場(chǎng)下，載流子的平均漂移速度v與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比為：v=μE式中μ為載流子的漂移遷移率，簡(jiǎn)稱(chēng)遷移率，表示單位電場(chǎng)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(qiáng)弱，而且還徑直決斷著載流子運(yùn)動(dòng)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(chēng)多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)為超導(dǎo)態(tài)，存在電阻的狀態(tài)稱(chēng)為正常態(tài)，具有超導(dǎo)態(tài)的材料稱(chēng)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(jìn)入超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體中有電流無(wú)電阻，超導(dǎo)體是完全等電位的，內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)，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(qiáng)度B始終為零。超導(dǎo)體可屏蔽磁場(chǎng)，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(guò)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(chǎng)〔HC〕--施加給超導(dǎo)體的磁場(chǎng)需要小于某一臨界磁場(chǎng)才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。

4.直流四探針〔四電極〕法測(cè)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(shí)，在1,4兩根探針間通過(guò)電流Ｉ，那么2,3探針間產(chǎn)生電位差Ｖ。依據(jù)公式可計(jì)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(gè)接近導(dǎo)體加上電壓后具有存儲(chǔ)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(jiǎn)稱(chēng)法，符號(hào)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(chǎng)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(chǎng)時(shí)，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(chēng)感應(yīng)電荷或束縛電荷。極化：電介質(zhì)在電場(chǎng)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(chǎng)的作用下，原子中的電子云將離帶正電的原子核這個(gè)中心，原子就成為一個(gè)臨時(shí)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(duì)于它們的正

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

5.壓電性，壓電效應(yīng)在一些特定方向上對(duì)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(chēng)為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物體稱(chēng)為壓電體。

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

這種由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，為正壓電效應(yīng)。

逆壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體在外加電場(chǎng)作用下，晶體的某些方向上產(chǎn)生形變，其形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。稱(chēng)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(gè)亞類(lèi)，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(chǎng)作用下轉(zhuǎn)變方向。

電疇：鐵電體自發(fā)極化時(shí)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(gè)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(gè)小區(qū)域?yàn)殡姰牎?.鐵電體來(lái)源

對(duì)于鐵電體的初步認(rèn)識(shí)是它具有自發(fā)極化。1.光通過(guò)固體，光從一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入到另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，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(zhǎng)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(qiáng)隨傳播距離〔光通過(guò)介質(zhì)厚度〕呈指數(shù)形式衰減的規(guī)律。

5.激光及其特點(diǎn)

在外來(lái)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(lái)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(chǎng)矢量振動(dòng)傳播在空間內(nèi)分布是勻稱(chēng)的，一些緣由造成光電矢量在某些方向上振動(dòng)減弱，另一些方向上加強(qiáng)，稱(chēng)偏振光。1.電光效應(yīng)，由外加電場(chǎng)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(shí)，δQ/dT這個(gè)量即是該系統(tǒng)的熱容。通常以符號(hào)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(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)間平均距離隨溫度上升而增大。4.傅里葉導(dǎo)熱定律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)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(hào)，表示熱量向低溫處傳播，可以用來(lái)計(jì)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(chēng)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(diǎn)效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)：兩種下同的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，假設(shè)在兩接頭處存在溫度差，那么回路中將有電勢(shì)及電流產(chǎn)生玻爾貼效應(yīng)：當(dāng)有電流通過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體組成的回路時(shí)，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(chēng)為玻爾帖熱

湯姆遜效應(yīng)：當(dāng)電流通過(guò)具有肯定溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，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(lái)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(gè)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(chǎng)，為勢(shì)能。

2.物質(zhì)的磁性分類(lèi)

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(jí)；順磁體，χ為正值，很小，約在10-3～10-6數(shù)量級(jí)；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(jí)；亞鐵磁體，χ為正值，沒(méi)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(qiáng)度BS：飽和磁感強(qiáng)度Mr：剩余磁化強(qiáng)度Br：剩余磁感強(qiáng)度HC：矯頑力

Hs:飽和外加磁場(chǎng)強(qiáng)度磁導(dǎo)率μHr:剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài)后，假如減小磁化場(chǎng)強(qiáng)H，介質(zhì)的磁化強(qiáng)度M〔或磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)中，鐵磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可用曲線來(lái)表示，當(dāng)磁化磁場(chǎng)作周期的改變時(shí)，鐵磁體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)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(gè)周期過(guò)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(yùn)動(dòng)，電子又沿肯定軌道繞核子做循規(guī)運(yùn)動(dòng)。它們的這些運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)。

5.磁疇，未加磁場(chǎng)時(shí)鐵磁質(zhì)內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的假設(shè)干個(gè)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(jiǎn)單去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不簡(jiǎn)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(qiáng)度Bs，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，矯頑力Hc，

軟磁材料：磁滯回線瘦長(zhǎng)，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(qiáng)度隨溫度上升而下降，達(dá)到某一溫度時(shí)，自發(fā)磁化消逝，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判裕撆R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(chǎng)的存在，金屬中傳導(dǎo)電子受洛倫茲力作用而進(jìn)行螺旋線式運(yùn)動(dòng)，電阻較高，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，電子直線運(yùn)動(dòng)。

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(guò)放置磁場(chǎng)中的物質(zhì)，沿著磁場(chǎng)方向傳播時(shí)，光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。也稱(chēng)法拉第旋轉(zhuǎn)或磁圓雙折射效應(yīng),簡(jiǎn)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(zhǎng)度l、磁感應(yīng)強(qiáng)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(chēng)為費(fèi)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(shí)，振動(dòng)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(chēng)分布的軸向力時(shí)，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對(duì)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(shí)表現(xiàn)出彈性和黏性，稱(chēng)黏彈性。

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

稱(chēng)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(shí)間延長(zhǎng)而減小的現(xiàn)象，稱(chēng)應(yīng)力弛豫〔應(yīng)力松弛〕5.偽彈性，超彈性

對(duì)母相加應(yīng)力誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)力除去時(shí)，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(chēng)合金偽彈性。

7.材料熱導(dǎo)率測(cè)量【穩(wěn)態(tài)測(cè)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(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)間平均距離隨溫度上升而增大。

4．格波間相互作用力愈強(qiáng)，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(qiáng)度M為負(fù)值時(shí)，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(wú)機(jī)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(chēng)材料。

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

2*。

12．對(duì)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(diǎn)的電荷量q，在電場(chǎng)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(kuò)展的動(dòng)力是物體內(nèi)儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能的降低大于等于由于開(kāi)裂形成兩個(gè)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(shí)沿整個(gè)界面拉斷，而是裂紋擴(kuò)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(shí)，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(gè)字母表示方向，第二個(gè)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(lái)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(qiáng)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(qiáng)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(chǎng)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(shuō)明(20)

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

存在固有電偶極矩，這種極化機(jī)制為自發(fā)極化。

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

稱(chēng)為滯彈性。

格波：處于格點(diǎn)上的原子的熱振動(dòng)可描述成類(lèi)似于機(jī)械波傳播的結(jié)果，這種波稱(chēng)為格波，格波的一個(gè)

特點(diǎn)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(chǎng)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(gè)符號(hào)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(shí)間延長(zhǎng)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(guò)彈性極限之后才涌現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，它在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能涌現(xiàn)。

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

同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上涌現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)復(fù)原到不帶電的

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

當(dāng)對(duì)不具有對(duì)稱(chēng)中心晶體的極化方向上施加電場(chǎng)，晶體也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，晶體

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

電致伸縮：當(dāng)在不具有對(duì)稱(chēng)中心晶體的極化方向上施加電場(chǎng)時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，晶體

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

鐵電體：具有自發(fā)極化且在外電場(chǎng)作用下具有電滯回線的晶體。

三、問(wèn)答題〔每題5分，共20分〕

2.簡(jiǎn)述位移極化和松馳極化的特點(diǎn)。

答：位移式極化是一種彈性的、瞬時(shí)完成的極化，不消耗能量；

松弛極化與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)，完成這種極化需要肯定的時(shí)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(duì)稱(chēng)性的晶體中發(fā)生，鐵磁性發(fā)生在次價(jià)電子的非平衡自旋中。

⑶鐵電體的居里點(diǎn)是由于晶體相變引起的，鐵磁性的居里點(diǎn)是原子的無(wú)規(guī)章振動(dòng)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(dòng)的格波和自由電子運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。雖然晶格振動(dòng)對(duì)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(dòng)是它們的主要導(dǎo)熱機(jī)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(lái)，這樣除了最外和最內(nèi)的兩個(gè)表面是玻璃和空氣的相對(duì)折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對(duì)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(wú)機(jī)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(shí)，熱容趨于常數(shù)(25J／(K·mo1)，低于θD時(shí)與

T3成正比。因此，不同材料的θD是不同的。無(wú)機(jī)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(shí)的一個(gè)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(jìn)一步增加，熱容基本上沒(méi)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(xiàng)。多種方法對(duì)材料來(lái)說(shuō)都涉及同一現(xiàn)象。即實(shí)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(jiǎn)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(qiáng)度f(wàn)，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(mǎn)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(mǎn)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(wú)規(guī)章熱振動(dòng)，原子磁矩排列雜亂無(wú)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