材料物理学复习Word下载.docx
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CV
(2)CP的测定比较简单,但CV更有理论意义,因为它可以直接从系统的能量增量计算
(3)对于凝聚态材料,CP与CV差异很小;
但在高温时,CP和CV的差别增大
3、固体的导热微观机理包括:
电子导热、声子导热和光子导热
4、温度对无机非金属材料热导率的影响:
(1)在低温段,近似与T3成比例地变化,随着温度升高,迅速增大,这是因为低温段主要是热容对热导率的影响,而热容随温度的三次方成正比。
(2)温度高于某一温度后,热容与温度的关系不再是三次方的关系,并在德拜温度以后,趋于一恒定值。
这时对热导率的影响主要是声子的平均自由程起作用,其随温度升高而下降。
故某个低温处,出现了极大值。
(3)到了某高温时,热容趋于定值,而平均自由程达到下限值,因而热导率趋于恒定;
更高温度时,由于光子导热的影响使热导率又有所增大。
5、晶体与非晶体导热系数曲线的比较:
(1)非晶体的导热系数(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶体的小。
(2)在高温下,二者比较接近,因为声子热容在高温下都接近3R。
(3)非晶体与晶体导热系数曲线的重大区别是前者没有导热系数峰值点。
第二章
材料的导电性能
1.载流子:
能够携带电荷的粒子称为载流子。
2.允带:
允许电子能级存在的能量范围。
3.禁带:
不允许电子能级存在的能量范围。
4.满带:
所有的能级都被电子填满的允带。
5.不满带:
能级被电子部分填充的允带。
6.空带:
所有的能级都没有电子占据的允带。
7.本征半导体:
所有价电子都参与成键,并且成键都处于饱和状态。
8.n型半导体:
所有结合键被价电子填满后仍有部分富余的价电子,称作n型半导体。
9.p型半导体:
所有价电子都成键后仍有些结合键缺少价电子,而出现一些空穴,称作p型半导体。
10.杂质的补偿作用:
不同类型的杂质相互抵消而使半导体的导电能力减弱的现象,称为杂质的补偿作用。
1.导体、半导体、绝缘体能带结构的比较:
导体
半导体
绝缘体
禁带
?
较小
较大
价带
非满带
满带
2.温度对金属导电性的影响:
(1)高温下(T>
2/3D),正比关系:
T
(2)低温下(TD),五次方关系:
T5
(3)2K以下,电子散射为主,平方关系:
T2
3.常用半导体材料在不同温度区间电导率与温度之间的关系:
1)低温区(电离区):
电导率随温度升高而增加。
2)中温区(耗尽区):
电导率随温度的升高保持不变,甚至可能略微下降。
3)高温区(本征区):
电导率随温度升高重新增加。
第三章
材料的磁学性能
1.磁化:
外磁场作用下,各磁矩有规则的取向,使磁介质宏观显示磁性,这就叫磁化。
2.磁化率:
磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率。
3.抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性
4.居里温度:
铁磁体在高于某一临界温度变成顺磁体,这一临界温度称为居里温度或居里点。
5.磁畴:
在铁磁体内分成大量自发磁化的小区域(磁矩方向一致),该小区域称为磁畴。
6.磁晶各向异性:
晶体的不同取向与外磁场平行时,磁化的难易不同。
7.磁化功:
铁磁体磁化时消耗的能量。
8.磁晶各向异性能Ek:
磁化强度矢量在铁磁体中沿不同方向的能量差。
9.磁致伸缩:
在磁场中磁化时,铁磁体的尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩。
10.技术磁化:
指在外磁场作用下,铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和状态的内部变化过程。
11.剩余磁感应强度Br(剩磁):
铁磁性材料经饱和磁化,当外磁场降为0时,得到不为零的磁感应强度。
12.磁滞效应:
B变化总是落后于H的变化的现象。
1、原子具有磁矩是物质具有磁性的根源,原子磁矩有3个来源:
电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核自旋磁矩。
2、磁畴壁厚度的影响因素:
(1)畴壁的厚度越大,相邻磁矩夹角越小,交换作用能越小——所以交换作用能倾向于使畴壁变厚。
(2)畴壁的厚度越大,偏离易磁化方向的磁矩越多,磁晶各向异性能越大——所以磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。
3、铁磁体材料技术磁化的主要过程:
1)畴壁可逆迁移区:
磁场强度较低时,畴壁不足以克服内应力和杂质等障碍物的钉扎作用,畴壁的运动是可逆的——即当外磁场取消后,铁磁体即可回到消磁状态。
2)畴壁不可逆迁移区:
随着外加磁场强度的增大,畴壁在外磁场的作用下克服钉扎作用而移动,当外磁场取消后,仍有剩磁存在。
3)磁畴转动区:
当磁场强度再继续增大,与外磁场方向不一致的磁畴,磁化矢量会按外场方向转动。
4、铁磁性产生的条件:
必要条件:
原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态;
充分条件:
磁性物质内部相邻原子的电子交换积分为正,即a(原子核之间的距离)/r(电子壳层半径)之比大于3。
第四章
材料的介电性能
1.电介质的极化:
电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。
2.束缚电荷(极化电荷):
由于极化而在电介质表面出现的电荷。
3.非极性分子电介质:
分子的正负电荷统计中心重合的电介质。
4.极性分子电介质:
分子的正负电荷统计中心不重合,存在电偶极子的电介质。
5.电子位移极化:
在外电场作用下,原子(或离子)外围的电子云相对于原子核发生位移,原子中的正、负电荷重心产生相对位移,这种极化就称为电子位移极化。
6.介质损耗:
电介质在电场作用下,在单位时间内因发热而消耗的能量称为介质损耗。
7.介电体击穿:
在高电场下介电体中的电流急剧增大,在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象。
8.电畴:
由自发极化方向相同的晶胞所组成的小区域称为电畴,分隔相邻电畴的界面称为畴壁。
9.饱和极化强度Ps:
电滞回线B-C线性部分反向外推至E=0在纵轴P上的截距。
10.剩余极化强度Pr:
当正向电场逐渐减小至0时,仍存在不为零的极化强度。
11.压电效应(压电性):
某些介质在应力的作用下,发生电极化或电极化的变化,导致晶体表面出现束缚电荷变化的现象。
12.逆压电效应:
在压电体的适当方向施加外电场会导致压电体发生形变的现象。
1.电子位移极化的主要特点:
(1)建立或消除极化所需时间极短;
(2)电子位移极化率十分小;
(3)具有弹性,当外电场去掉时,作用中心又马上会重合而整个呈现非极性,故电子位移极化没有能量损耗;
(4)温度对电子位移极化影响不大。
2.偶极子转向极化机理。
3.晶体具有铁电性的条件:
铁电晶体一定是极性晶体。
铁电体具有特殊的晶体结构。
4.从实用的观点来看,电滞回线是铁电性的一个最重要的标志。
5.介质具有压电性的条件:
(1)其晶体结构不具有对称中心。
(2)压电晶体还必须是离子晶体或者由离子团组成的分子晶体。
6.压电体、热释电体、铁电体的关系:
第五章
材料的光学性能
1.色散:
材料的折射率n随入射光的频率的减小(或波长的增加)而减小的性质,称为折射率的色散。
2.光的选择性吸收:
指同一物质对某一种波长的吸收系数可以非常大,而对另一种波长的吸收系数可以非常小。
3.光的均匀吸收:
如果介质在可见光范围对各种波长的吸收程度相同,则称为均匀吸收。
4.发射光谱:
指在一定的激发条件下发射光强按波长的分布。
5.激发光谱:
指材料发射某一种定谱线(或谱带)的发光强度随激发光的波长而变化的曲线。
6.发光寿命:
发光体在激发停止之后持续发光时间的长短称为发光寿命。
1.影响材料折射率的主要因素:
(1)构成材料元素的离子半径;
(2)材料的结构、晶型;
(3)材料存在的内应力;
(4)同质异构体。
2.表征光吸收规律的朗伯特定律:
I:
发生吸收以后所剩下的光强度;
I0:
入射光强度;
:
吸收系数;
x:
厚度
3.光能的损失包括:
反射损失、吸收损失、散射损失
透射光与入射光光强度的关系:
(掌握式中各参数与各种光能损失的对应关系)
4.激光的特点:
单色性、相干性极好、方向性极好、亮度极高
第六章
材料的弹性及内耗
1.弹性:
物体在外力作用下改变其形状及大小,外力卸除后又可回复到原始形状及大小的特征。
2.滞弹性:
材料在弹性范围内的非弹性现象,即应变对应力的滞后,称为滞弹性。
3.内耗:
由于固体内部的原因使机械能消耗的现象称为内耗或阻尼。
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