1. 一圆杆的直径为
2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，
且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表
由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为
3.5×109
N/m 2
，
解：
3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108
N/m 2
,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模
量。
解：根据
可知：
4. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算
其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有
拉伸前后圆杆相关参数表 0816
.04.25.2ln ln ln 22
001====A A l l T ε真应变)
(91710
909.44500
60MPa A F =?==-σ名义应力0851
.010
0=-=?=A A l l ε名义应变10524.46A T ?-)(0114.0105.3101014010009
40000cm E A l F l E
l l =?????=??=
?=
?=?-σ
ε)21(3)1(2μμ-=+=B G E )
(130)(103.1)
35.01(2105.3)1(288
MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量)
(390)(109.3)
7.01(3105.3)21(388
MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量
当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2
)可得，其
上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
5. 一试样受到拉应力为1.0×103
N/m 2
,10秒种后试样长度为原始长度的1.15倍,移去外力
后试样的长度为原始长度的1.10倍,若可用单一Maxwell 模型来描述,求其松弛时间τ值。
解：根据Maxwell 模型有：
可恢复 不可恢复 依题意得：
所以松弛时间τ=η/E=1.0×105
/2×104
=5(s).
6. 一非晶高聚物的蠕变行为可用一个Maxwell 模型和一个Voigt 模型串联描述，若t=0时
施以拉伸应力为1.0×104
N/m 2
至10小时,应变为0.05,移去应力后的回复应变可描述为
100/)3(10t e -+=ε,t 为小时，请估算该力学模型的四个参数值。
解：据题即求如图E 1,E 2,η2和η3四参数。如图所示有 其中ε1立即回复，ε
2逐渐回复，ε3不能回复。
)
(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量)
(1.323)84
05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量?????+=+===t
E ησσεεεσσσ2121t e E E t 3
/2
1
321)1(ησσσεεεετ+
-+
=++=-???
?
?????=--==+=??===+-==?∞--01.001.003.005.00100/)3(36000100.101.0100/)3(05.02103
430310
10101εηησεσεe t e E ???
??????=??=?=?=?)(102.103.036000100.1)(100.101.0100.1104
3641s Pa Pa E η???
??????=??==?=?==
)(1011.010100.1)(10205.0100.153
243
1s Pa t Pa E εσηεσ
Voigt 的回复方程为：)/exp(0)(τεεt t -=，这里t 为从回复时算起，而题目的t 为从开始拉伸时算起，所以此题的回复方程为：)10exp(
0)(τ
εεt
t -=
排除立即恢复后的应变，应变的回复方程就可写成
s
Pa E Pa E e e t
t t ??==?=∴=?∴+---=--92262102
4
210)(106.3,100.1,01.0)1E 100.1100/)3s 3600,03.0)10exp(
)03.001.005.0(τηεεττ
ε－（＝相比）
＋＝（，（与＝得出
7. 氦原子的动能是E=
2
3kT(式中波尔兹曼常数k=1.38x10-23
J/K)，求T = 1 K 时氦原子的物质波的波长。
解：
第二章
4 NaCl 和KCl 具有相同的晶体结构，他们在低温下的Debye 温度D θ分别为310K 和230K 。KCl 在5K 时的定容摩尔热熔为2
3.810/()J K mol -??，试计算NaCl 在５K 和KCl 在２K 时的定容摩尔热熔。
８ 一样品在300K 的热导率为3202
/()J m s K ??，电阻率为2
10m -Ω?，求其电子热导
率与声子热导率的比值。【Lorentz 常量L=18
2
2.4510(/)V K ?】
)
(6.12)(1026.111038.110
02.61043106.63//212392323
3
34
2nm m mkT h P h h m v P m v kT E =?=???????=
==??????====----λλ根据112233h
V 113233h V 3D
4h
V
K mol J 1055.1108.3310
230K 5C NaCl K mol J 1043.2108.352K 2C KCl )T (Nk 512C 0T .4--------???=??=???=??=θπ≈→?
）（有，对于）（有，对于）时有（容量理论，当温度很低解：根据德拜模型的热
9 一硅铝玻璃的性能为6722.1/(), 4.610/,710/,t f k J m s K K N m ασ-=??=?=?
1024.710/,0.25E N m μ=?=，求第一和第二热冲击断裂因子1R 和2R
10 一热机部件由氮化硅制成，热导率t k 为18.4/()J m s K ??，最大厚度0.12m r m =，表面热传导系数t h 为2
500()J m s K ??，请估算能承受热冲击的最大允许温差max T ?。
第三章 1 一块n 型半导体，其施主浓度15310/D N cm =，本证费米能级t E 在禁带正中，费米能级F E 在i E 之上0.29eV 。设施主电离能0.05D E eV ?=，是计算T=300K 时，施主能级上的电子浓度
644e t t e t
h t e t 1114128
e t 1030.210
35.73201035.7k k k k k K s m J 1035.7300)10(10
45.2T L k .8----------?=?-?=-=????=???=?σ?=?电子热导率解：
1111t f t 210
67f 1s m J 9.509R 1.2R k E
)1(k R )K (8.242107.4106.4)25.01(107E )1(R .9---??=?=?=?αμ-σ?==???-??=?αμ-σ=?
解：K T K E
R MPa GPa E K N Si R R h r E k T f f t m f t 6.4913.248)
1(.25.0;345;379;/1027598.1500
212.031.04.1831.01)1(.10max 16431
1max =??=-=
?===?==???=???-?=??
-αμσμσααμσ有关参数为：解：3
1123
19
/)(/1006.4)300
1038.1106.122.0exp(2112
1
1)(22.005.029.0212.1)(,12.1.1cm e N E f N n eV E E E E E E E E E E
E E eV E Si kT
E E D
D D D F D i F D i c F D D
c D g F D ?=????+=
+=?==-=-∴--?--=--=?=?---的查解：
2 一块n 型硅材料，掺有施主弄1531.510/D N cm =?，在室温（T=300K ）时本证载流子浓度1231.310/i n cm =?。求该块半导体材料的多数载流子浓度和少数载流子浓度
3 一块半导体含有施主杂质浓度153910/D N cm =?，和受主杂质浓度
1631.110/A N cm =?，求在T=300K 时（1031.310/i n cm =?
）的电子和空穴浓度以及费米能级位置
4 设锗中施主杂质的电离能0.01D E eV ?=。在室温下导带底有效状态密度1931.0310/c n cm =?，
若以施主杂质电离90%作为强电离的标准，试计算在室温（T=300K ）时保持杂质饱和电离的施主杂质浓度范围
??
?
???==?==∴???
。少子；多子解：)(/1013.1)(/105.1.23
9203150cm N n p cm N n N n D i D D i eV
22.0J 1053.3E E cm /102N cm /100.1N N N
ln kT E E P cm /1045.8102)103.1(p n n cm /102109101.1N N p T N P ,N N .320V F 3
15A 319V A
V V F 3
4152102i 3
151516D A A D =?=-??=-??????=??==?=?-?=-=?∴∴??-代入可得取，取型半导体，有
对于杂质几乎完全电离在室温，较少且又型半导体补偿后解： 时可保持强电离。则有令，仅考虑杂质电离有低温区，忽略本征激发解：318D 3
18D
D D 2
/1kT /E C
D D
D 0cm /1032.1N cm /1032.1N N 9.0n )
e N N 8(1N 2n n .4D ?????≥?+=
=?
+?+
6 300K 时，锗的本征电阻率为47cm Ω?。如电子和空穴迁移率分别为2
3900/cm V s ?和
21900/cm V s ?，求本征锗的载流子密度
7 本征硅在室温时的电子和空穴迁移率分别为2
1350/cm V s ?和2
500/cm V s ?，当掺入百万分之一的As 后，设杂质全部电离，试计算其电导率，比本征硅的电导率增大了多少倍
8 在500g 的硅单晶中，掺有5
4.510g -?的硼，设杂质全部电离，求该材料的电阻率（设
2400/p cm V s μ=?，硅单晶密度为32.33/g cm ，硼的原子量为10.8）
9 设电子迁移率为2
0.1/cm V s ?，硅的电子有效质量00.26cn m m =，如加以强度为410/V m 的电场，试求平均自由时间和平均自由程
31319
p n i i p n i i
i cm /1029.2)19003900(106.1471)(q 1n )(q n 1
.6?=+???=μ+μρ=∴μ+μ=ρ=
σ?- 解：661119163
163221161910310108.21085.3/8.108.101350106.1105/105,/1051085.3)5001350(106.1103.1)(/103.1300.7?=?=∴?Ω=????=≈?=?=?Ω?=+????=+=?=?--------i n n D n D i p n i i i cm q n cm n cm N Si cm q n cm n Si K σσμσμμσ则的密度本征又的时解： cm 34.1400106.11017.11
pq 1cm /1017.1)33
.2500/(1002.68.10105.4N p .819
16p 31623
5A
?Ω=????=μ=ρ∴?=???=≈?-- 解：m
E s q m m q n n n d s n n n n n n 18174417
194311048.11048.110101.01048.110
6.110101.926.01.0.9-------*
*?=????=??=?=?=?????==∴=?
τμτυλμττμ 解：
10 一截面积为2
0.6cm ，长为1cm 的n 型GaAs 样品，设28000/n cm V s μ=?，
15310/n cm =，求该样品的电阻
20 如果A 原子的原子半径为B 原子的两倍，那么在其他条件都相同的情况下，A 原子的电子极化率大约是B 原子的多少倍
第四章
6 自发磁化的物理本质是什么?材料具有铁磁性的充要条件是什么?
答: 铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用 材料具有铁磁性的充要条件为:
1) 必要条件:材料原子中具有未充满的电子壳层,即原子磁矩 2) 充分条件:交换积分A > 0 8 论述各类磁性χ-T 的相互关系
a) 抗磁性.d χ 与温度无关,
d χ
<0
b) 顺磁性:
c
T T C
-=
χ,T c 为临界温度,成为顺磁居里温度,T>T c 时显顺磁性
Ω
=?=?ρ=?Ω=???=μ=σ=ρ?-3.16.01
781.0S l R cm 781.08000106.1101nq 11.1019
15n 解：B ,e A ,e B A 3
30e 8R 2R ,R R 4.20α=α?=∝πε=α?电子极化率解：
反铁磁性:当温度达到某个临界值T N以上,服从居里-外斯定律c)
d)铁磁性:χf>0, T< T c,否则将转变为顺磁性,并服从居里-外斯定律
亚铁磁性: 是未抵消的反铁磁性结构的铁磁性
e)
14. 静态磁化与动态磁化特点比较
15．讨论动态磁化过程中，磁损耗与频率的关系。
1）低频区域（f < 104Hz ）'μ和''μ随频率f 的变化较小，引起损耗''μ的机理主要是由于不
可逆磁化过程产生的磁滞和磁化状态滞后于磁场变化的磁后效； 2）中频区域（f = 104---106Hz ）,损耗''μ会出现峰值；
3）高频区域（f = 106—108Hz ）, 'μ急剧下降，损耗''μ迅速增加。交变磁场的频率与畴壁
振动的本征频率或弛豫频率相同时，发生畴壁共振或畴壁弛豫而吸收大量引起损耗增大 4）超高频区域（f = 108—1010Hz ）'μ继续下降，'μ-1可能出现负值，而''μ出现自然共振引起的峰值，这是由于外加磁场频率与磁矩进动固有频率相等时产生共振现象引起的； 5）极高频区域（f > 1010Hz ）对应为自然交换共振区域。
第五章 2 光通过一块厚度为1mm 的透明23Al O 板后强度降低了15%，试计算吸收和散射系数的总和。
解: 1
1.0)()(0
)(0625.185.0ln 1085.0-?+-+-+-=-=+∴=∴=∴
=cm s e e I I
e I I s x s x
s αααα
3 有一材料的吸收系数1
0.32cm α-=，透射光强分别为入射光强的10%，20%，50%及80%时，材料的厚度各为多少
解：
cm
X cm X cm X cm X I I xx I I
e e I I x x 697.032
.08.0ln 17.232.05
.0ln ,03.532.02.0ln ,2.732.01.0ln ln
43210
0=-==-==-==-=
∴=-∴=∴=--ααα
6 设一个两能级系统的能级差210.01E E eV -=
（1）分别求出2
3
5
8
10,10,10,10T K K K K =时粒子数之比值
2
1
N N
(2) 21N N =的状态相当于多高的温度？ (3)粒子数发生反转的状态相当于怎样的温度？ 解：（1）
999999884
.0,9194.0,8905.0,3134.0:01.01
201.01
2121
2
1
2的值分别为代入即可求出分别将N N
T e
N N
ev E E e N N kT
ev kT
E E ---=∴=-=
（2）
8
01.001.01
21210,1→∴=∴==--T T e
e N N
N N kT
ev kT
ev 即为所求所得的时当度的状态相当于多高的温
(3)
已知当12N N >时粒子数会反转，所以当101.0>-kT
ev
e 时，求得T<0K, 所以无法通过改变温
度来实现粒子反转
7 一光纤的芯子折射率1 1.62n =，包层折射率2 1.52n =，试计算光发生全反射的临界角θ 解：
8.69218.162.152.1sin sin 1121==??? ??=???
?
??=--n n c θ 8 材料的非线性光学效应是怎样产生的？
第六章
1 声波满足哪三个基本物理定律？各有何意义？
解：声振动作为一个宏观的物理现象，满足三个基本物理定律：牛顿第二定律、质量守恒定律和绝热压缩定律，由此分别可以推导出介质运动方程（p-V 关系）、连续性方程(V-'
ρ)和物态方程（p-'
ρ关系），并由此导出声波方程――p,V 和'
ρ等对空间、时间坐标的微分方程。
3 若声波在单位时间内声能密度的对数衰变率β为1
2.76s -，求混响时间T 值 解：s T 576
.28
.138.13343.460====
ββ
6 试述海水中声波传输损失的主要来源
解：声信号在海洋中传播时，会发生延迟、失真和减弱，可用传播损失来表示声波由于扩展和衰减引起的损失之和。其中，扩展损失时表示声信号从声源向外扩展时有规律地减弱的几何效应，它随着距离的对数而变化；而衰减损失包括吸收、散射和声能漏出声道的效应，它随距离的对数而变化。
柱面扩展引起的损失随距离一次方而增加，声波在海水中长距离传播时对应于柱面扩展。
海水中的声吸收比纯水中大得多，在海水中声吸收由三种效应引起：一是切变黏滞性效应，另一是体积黏滞性效应，以及在100kHz 下，海水中MgSO 4分子的离子驰豫引起的吸收。
9 试述次声的特点
解：次声的特点为：
1）频率低于25Hz ，人耳听不到
2）次声在大气中因气体的黏滞性和导热性引起的声能吸收比一般声波小得多 3）吸收系数α与周期T 和大气压力的关系： P T 24
/10
6.1-?=α
4）次声受水汽以及障碍物的散射影响更小，可忽略不计
5）次声是一种平面波，沿着地球表面平行的方向传播，次声对人体有影响，会使人产生
不舒服的感觉
6）频率小于7Hz 的次声与大脑的α节律频率相同，因此对大脑的影响特别大，功率强
大的次声还可能严重损坏人体的内部器官。
材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。
材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业 第一章 电磁辐射与材料结构 一、教材习题 1-1 计算下列电磁辐射的有关参数： （1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）； （2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）； （3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。 1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？ 12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答： 干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？ 1-9 已知某点阵∣a ∣=3?，∣b ∣=2?，γ = 60?，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？ )331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。 二、补充习题 1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多 少？ 第二章 电磁辐射与材料的相互作用 一、教材习题 2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？ 1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。 2-3 下列哪种跃迁不能产生? 31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。 2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2-6 以Mg K α（λ=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品） X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。 2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。 二、补充习题 1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？ 2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 第三章 粒子（束）与材料的相互作用 一、教材习题 3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子 激发产生的？
自由电子近似：是指如下的近似方法：依据能带理论，可以认为固体内部电子不再束缚在单个原子周围，而是在整个固体内部运动，仅仅受到离子实势场的微扰。 状态密度：自由电子的能级密度 费米能：又称费米势、费米能级。在T=0K，电子所处的能量状态由两条基本原理确定：一是泡利不相容原理，二是能量最低原理，电子在能级上填充的最高位置，相应的能量称为费米能 电子的费米－狄拉克统计分布：自由电子是费米子，自由电子的分布规律服从费米-狄拉 克统计，能量为E的状态呗电子占据的几率是：f(E)，式中，E F为费米能，k是玻尔兹曼常熟，T为热力学温度，f(E)称为费米分布函数。 布洛赫定理：不管周期势场的具体函数形式如何,在周期场中运动的单电子波函数不再是平面波,而是调幅的平面波,其振幅不再是常数 能带：允带和禁带统称为能带 允带/禁带：在近自由电子近似下有些能量范围是允许/禁止电子占据的 布拉格定律：，其中n为整数，λ为入射波的波长，d为原子晶格内的平面间距，而θ则为入射波与散射平面间的夹角 布里渊区：指K空间中能量连续的区域 等能面：三维布里渊区中能量相等的K值连接成的面称为等能面 费米面：能量为费米能的等能面 晶体：原子（或分子）在三维空间作有序规则的周期性重复排列的材料 非晶体：原子（或分子）在三维空间作无规则排列的材料 准晶体：一种介于晶体和非晶体之间的有序结构 晶胞：为说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的基本单元作为点真的组成单元，称为晶胞 同素异构现象：许多元素具有两种或者更多的晶体结构，这种现象称为元素的多晶型性或者同素异构转变 合金：合金是两种或者两种以上的金属或者非金属，经熔炼、烧结或者其他方法组合而成的具有有金属特性的物质 固溶体：固溶体是两种或多种元素混合所形成的单一结构的结晶相，其结构与某一组成元素相同，可以将固溶体看成固态的溶液 中间相：中间相组元间形成的与任一单一组元结构都不同的新相 间隙相和间隙化合物：是指过渡金属与H、B、C、N等非金属小原子形成的化合物。按非金属原子半径r X和金属原子半径r M的比值分为两类：如果r X/r M<则称为间隙相，r X/r M>则称为间隙化合物 超结构（超点阵、有序固溶体）：是指在一定温度下，成分接近于一定原子比的短程有序的固溶体可能转变为长程有序，即超结构 特种陶瓷：一般由人工原料制成，是较纯的化合物或数种较纯的化合物的简单混合体 多晶体：取向不同的多个小晶粒形成的晶体 晶体缺陷：晶体中偏离理想结构的区域 化学缺陷：由局部的成分与基体不同导致的缺陷 点阵缺陷：指原子排列处于几何上的混乱状态，而与构成晶体的元素无关的缺陷 点缺陷：指在x,y,z方向的尺寸都很小（相当于原子尺寸）的点阵缺陷，也称零位缺陷
《材料物理》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：材料物理 英文名称：Physics of Materials 二、课程代码及性质 课程代码:0801142 课程性质:专业基础课、专业必修课 三、学时与学分 总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时） 学分：2.5 四、先修课程 大学物理、材料科学基础 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程的教学目的: 1、掌握材料物理（能带论、晶格振动、材料磁性）的基本理论,具备解决和分析问题的能力； 2、掌握功能材料的物理（电学、热学、磁学、光学）现象与本质规律，培养学生开发新型功能材料的能力； 3、了解功能材料的发展趋势和动态,培养学生学习新知识的能力。
七、教学重点与难点： 教学重点： 影响材料物理性质的基本理论。晶体结合、能带论、晶格振动与热学性质、
材料的磁性 教学难点： 能带论、材料的磁性、材料的介电性、超导电性 八、教学方法与手段： 教学方法： (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)从材料的物理性质及物理现象为引导、探讨产生光、电、磁的材料物理本质，掌握重要的理论。。 教学手段： (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)强调研究思路的创新过程，注重理论与实践相结合。每一个基本理论学习介绍后再增加介绍其带来新功能材料与器件的研究突破，引导学生的学习兴趣。 九、教学内容与学时安排 （1）总体安排 教学内容与学时的总体安排，如表2所示。 （2）具体内容 各章节的具体内容如下： 绪论（2h） 第一章晶体结构（4h） 1.1 晶格的周期性 1.2晶格的对称性 1.3 倒格子 1.4 准晶 第二章晶体结合 (4h) 2.1晶体结合的普遍描述 2.2 晶体结合的基本类型及特性
材料物理习题集 第一章固体中电子能量结构和状态（量子力学基础） 1.一电子通过5400V电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3） 计算它对Ni晶体（111）面（面间距d=2.04×10-10m）的布拉格衍射角。（P5） 1 2 34 1 31192 11 11 o' (2) 6.610 = (29.1105400 1.610) =1.6710 2 K 3.7610 sin sin218 2 h h p mE m d d λ π λ θλ λ θθ - -- - = ? ????? ? =? = =?= 解：（1）= （2）波数= （3）2 2.有两种原子，基态电子壳层是这样填充的 ; ; s s s s s s s 22623 22626102610 （1）1、22p、33p （2）1、22p、33p3d、44p4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。（非书上内容）
3. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级 的能量比费米能级高出多少k T ？（P15） 1()exp[]1 1 ln[1] ()()1/4ln 3()3/4ln 3F F F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT = -+?-=-=-=?=-=-?解：由将代入得将代入得 4. 已知Cu 的密度为8.5×103kg/m 3，计算其E 0 F 。（P16） 2 2 03 23426 23 3 31 18(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5 =1.0910 6.83F h E n m J eV ππ---=????????=解： 由 5. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。（Na 的摩尔质量M=22.99， .0ρ?33 =11310kg/m ）（P16）
关于材料物理专业大学生职业规划书 千里之行始于足下人生之路首先要有梦想才能迈开自己坚定的一步去达成自己的理想 孩提时代就曾梦想自己要成为一个有用之人不要求自己做个顶天立地垂名青史的杰出之人或许做个的平凡人就罢了我不是天才但 也绝非庸才每个人都是这个宇宙之中的个体都有着自己独特的一面 所以不要忽视了自己要记住每个人一生都有他自己的使命 我长大能做什么?是埋头做学问的科研员?是科技工作者电气工程师?还是做一个职业教师与教育事业相伴终生?(这一切我曾想过的)或许什么都不是样的职业关键是要靠自己的努力和拼搏 经过长久的思量思想上的挣扎后终于把自己的理想确定下来我曾问自己我自己的兴趣在方面?是物理啊这是从小就令我如痴如醉的学科是物理给了我人生前进的动力它伴我度过了懵懂的中学时代而 今我对它的兴趣更是有增无减虽然我是错误地进了数学系但我还是 会保持着对物理的钟爱对他的热情以及对美的追求我肯定自己的能 力但却有时也会遭到自己的怀疑极度的自信也是极度的不自信内心 的混乱迷茫常使我找不找方向我不是天才也绝非庸才我始终相信只 要对自己肯定得当便是对自己的鼓励 尽管做基础物理研究的人并不是能够得到很高的收入甚至做不好研究还可能不足于养家糊口也就是说这是不赚钱活这些都是摆在 自己眼前再现实不过的问题或许做一个工程师能够赚很多的钱成为 一个所谓的富人但我始终相信“钱乃身外之物不要求很高也罢”只要
摆脱自己对物质贪意一心追随自己的学术就必能作出一番业绩为了自己的兴趣或者讲是自己的理想就不得不放弃这些物质追求而是去追求自己的兴趣自己的爱好达成自己的理想于是乎终目标锁定心意已决我要去做理论物理基础研究工作踏踏实实做学问这便是我的理想所在 自我分析 兴趣爱好：听音乐看书上网羽毛球喜欢骑着车到处乱逛 仰慕的人：莱布尼茨麦克斯韦爱因斯坦海森堡薛定谔 优点：做事认真踏实能吃苦爱思考有毅力 缺点：过于固执不太爱说话有时较粗心的 大体上来说自己的优点还是蛮多的有些可能会让我受益终生助我走向成功但自身内在的缺点也不能忽视他可能是你成功路上的绊脚石所以我要尽量克服自己的缺点发扬自己的优点张扬自己的个性再者一个人既有优点也有缺点他才是一个有血有肉的人才是一个真正的——人 勤能补拙是良训一分辛苦一分得我想只要下定决心做自己喜欢的事并且加之于勤奋用汗水和勤劳锻造理想后就一定会有好的结果正确地评判自己中肯一点这才是的自我分析自我认识 学习计划 本科阶段(XX~XX) 主要任务是完成本科学业把物理和数学学好还有自一些己选修的课程下面是自己给自己定出的一个要学的课程设计
一、材料的电子理论 1、说明自由电子近似的基本假设。在该假设下，自由电子在一维金属晶体中如何分 布？电子的波长、能量各如何分布？ 自由电子近似假设：自由电子在金属内受到一个均匀势场的作用，使电子保持在金属内部，金属中的价电子是完全自由的；自由电子的状态不符合麦克斯韦-波尔兹曼统计规律，但服从费米-狄拉克的量子统计规律。分布：电子的势能在整个长度L内都一样，当0
选择题 1.下列缺陷属于线缺陷的是位错属于面缺陷的是堆垛层错 2在特定应力循环次数时不发生断裂的前提下，材料所能承受的最大应力称为疲劳强度 3固溶强化对材料性质的影响描述错误的是合金的电导率高于纯金属 4制约超导技术获得应用的关键性能指标是临界温度 5下列电子器件中，半导体热电仪不是利用半导体p-n节制成的6在交变电场的作用下，实际电介质电容器的电流超前电压的相位小于90度 7不具备亚铁磁性的是ZnO·Fe2O3 8马氏体相变不属于扩散型相变9过共析钢中奥氏体降温时析出的渗碳体属于重构型相变 10具有统计性和球对称性的是径向分布函数 11表面存在裂纹的脆性材料可以采用弯曲试验来测定材料的力学性能 12下列说法中对冷加工的优点描述错误的是冷加工会增加电导率与耐腐蚀性 13半导体最大用途是制成p-n结14下列物性参数中，不是用来描述电介质材料的介电性能的是压电系数 15热释电材料不具备的物理性能是铁电性 16原子磁矩的空间有序分布使磁矩互相抵消，宏观自发磁化强度为零，描述的是反铁磁体 17一定是二级相变的是铁磁相变 18描述非晶态金属和合金的结构模型中，较好的是无序密堆硬球模型。 19属于强磁性的是亚铁磁性 20关于材料影响铁磁性的因素，说法正确的是温度升高使得Ms Br Hc均降低 21不属于半导体的敏感效应的是巴克豪森效应 22关于影像材料到典型的因素正确的是一般情况下固溶体的电阻率高于组元的电阻率 23下面利用压电材料热释电性能的是红外探测器 24关于铁磁性和铁电性，不正确的是都以存在畴结构为充分条件 25不属于静载压入法的是肖氏硬度 26关于高温蠕变性能，不正确的是蠕变发生机理与应力水平无关 填空题 1共晶体系具有最低共同熔点 2复合材料通常有颗粒增强纤维增强层片增强三种形式 3解释金属材料导电现象的理论经历了经典自由电子论量子自由电子论能带理论三个发展阶段 4外电场作用下，电介质内部产生的感应偶极距的现象，称为电介质的极化，介电常数反映了电介质材料在电场中极化的特性。 5电介质的漏导电流包含两部分体积电流和表面电流 6对固体进行击穿试验时，总是在气体或液体环境媒质中，击穿往往发生在击穿强度比较低的气体或液体环境媒质中，这种现象称为边缘效应 7铁电畴在外电场的作用下，总是趋向与外电场方向一致，称为畴转向 8在磁场中磁化时，铁磁体的尺寸或者体积发生变化的现象称为磁致伸缩 9序参量在高对称相等于零，在低对称相不等于零。 10对于发生扩散的相变，新相的 长大过程可以粗分为界面控制 和扩散控制两类 11根据杂质原子在晶体中占据 方式可以将杂质缺陷分为两 类：替位式杂质缺陷和填隙杂 质缺陷 12材料在低温下发生塑性形变 的主要原因是位错的滑移，在 高温下发生的蠕变主要原因 是位错的攀移。 13置于外磁场中的超导体会表 现出完全的抗磁性，如果将 放在磁性材料的上方，超导 体就会悬浮起来，这种现象 称为迈斯纳效应。 14P-n结具有单向导电性，正偏 时呈导通状态；反偏时呈截止状 态 15材料的电极化强度时电介质 单位体积内的电偶极距的矢 量和，它反映了电介质在电 场作用下的极化强度 16铁电材料或者压电材料中是 否存在对称中心？否 17物质的磁性材料来源于材料 的电子结构。电子磁矩的相互 作用，决定了磁性材料的类型 和磁性能 18非晶态固体的基本特征是长 程无序短程有序 19利用异质结制备太阳能电池 时，朝向太阳光一侧的半导体的 禁带宽度大一些。 20大多数警惕的自发极化随着 温度的增加而下降，热释电常数 为负值 21矫顽场强与温度和频率有关， 通常温度增加，矫顽场强下降， 频率增加，矫顽场强增大 22设立方磁晶各向异性常数为 K1=-5.48，K2=-2.47，则 [100],[110],[111]轴中的易磁化 轴是[111]，难磁化轴是[100] 23磁各向异性一般包括应力的 各向异性形状各向异性磁晶 各向异性等 24压电功能材料一般利用压电 材料的压电功能，热释电功 能，铁电功能，电致伸缩功能 或电光功能 判断题 1螺型位错的特点是其滑移方向 和伯格斯矢量都与位错线垂直 错 2激光实质上就是一种自发辐射 所产生的相干光源，具有单色 性、相干性、方向性和高亮度的 特点。错 3电介质的介电常数越大，极化 能力越强对 4对于介质损耗较高的固体电介 质材料，在高频下的主要击穿形 式就是电击穿错 5在有序-无序相变中，短程有序 度越高。长程有序度就越高错 6带负电的负离子空位和被它束 缚的价电子所形成的色心就是F 心错 7固溶体合金中，溶剂原子和溶 质原子的尺寸差别越大，固溶强 化的效果越差错 8如果处于高能级上的电子数小 于处于低能级上的电子数，受激 辐射就会超过光吸收所产生的 自发辐射，产生激光错 9任何电介质在外电场作用下都 会发生尺寸变化，即产生应变。 应变大小与所加电压成正比，这 种现象叫做电致伸缩错 10马氏体相变中普遍存在热滞 现象对 11位错攀移要比滑移困难得多 对 12离子晶体中，成为正电中心的 点缺陷有负离子空位和正填隙 离子对 13离子晶体中，成为负点中心的 点缺陷有正离子空位和负填隙 离子对 14离子晶体中的消脱基缺陷有 数目相同的正负离子空位对 15肖脱基缺陷存在的可能性要 比福伦科尔缺陷的可能性大得 多对 16时效强化的合金可以在高温 下使用错 17共晶反应的一个特征是具有 很低的熔点对 18二氧化硅氧化钠玻璃可以再 远低于二氧化硅熔点的温度下 制造是利用了共晶反应对 19共析反应是指从一个液相转 变成两个固相的反应错 20共晶反应是指从一个液相转 变成两个固相的反应对 21由于掺杂数量很少，所以非本 征半导体中由于掺杂原子而形 成的载流子称为少数载流子错 22光致发光现象可以在金属中 产生错 23余晖时间短的荧光材料适合 做夜光材料错 24.180°畴壁比90°畴壁要厚 错 25钛酸钡晶体在120°，0°， -90°都具有发生铁电相变，因此 它的居里温度有三个错 26电致伸缩效应在任何电介质 中都存在对 27压电体在外电场作用下只有 压电效应而无电致伸缩错 28计算院子的总自旋磁矩时，需 考虑原子中所有的电子贡献错 次化工小的方向是易磁化方向， 磁化功大的方向是难磁化方向 对 29在特定的外界条件下，一个体 系的演化方向应符合该体系的 特定热力学函数的自发变化趋 势对 30马氏体相变只能发生钢铁材 料中错 31晶界是马氏体形核的有利位 置错 32序参量在高对称相等于0，在 低对称相则不等于0 对 33选参量不连续变化的相变称 为一级相变对 34一般，非均匀形核的形核功低 于均匀形核的形核功对 35对于发生扩散的相变，长大过 程可粗分为界面控制盒扩散控 制两类对 36扩散控制的长大速率取决于 靠近界面的原子迁移过程对 37非晶模型可以用来描述非晶 锗或硅膜的结构错 38非晶态金属和合金的结构适 合用于无序密堆积硬球模型来 描述对 39无规则网络结构模型用于描 述非晶硅和非晶锗对 40原子磁矩不为零的必要条件 是存在未排满的电子层对 41量子自由电子理论和能带理 论均认为电子随能量的分布服 从FD分布对 42由于晶格热震动的加剧，金属 盒半导体的电阻率均随温度的 升高而增大错 43直流电位差计法和四点探针 法测量电阻率均可以消除接触 电阻的影响对 44凡是铁电体一定同时具具备 压电效应和热释电效应对 45硬度数值的物理意义取决于 所采用的硬度试验方法对 46对于高温力学性能，所需温度 高低仅具有相对的意义对 概念题 1弗伦科尔缺陷：原子脱离正常 格点位置后，形成填隙原子，这 样的热缺陷称为弗伦科尔缺陷 2弥散强化：是指将多相组织混 合在一起所获得的材料强化效 应。 3热击穿：当固体电介质在电场 作用下，由电导和介质损耗产生 的热量超过试样通过传导，对流 和辐射散发的热量时，试样中的 热平衡就被破坏，试样温度不断 上升，最终造成永久性的热破 坏，这就是热击穿。 4电畴：由自发极化方向形同的 晶胞所组成的小区域被称为电 畴 5铁磁性：有些物质放入外磁场 时：感应出和磁场方向相同的磁 化强度，磁化率大于零，但其数 值很大，约为10的一次方到10 的六次方，这些物质的磁化曲线 M-H时非线性的复杂函数，反复 磁化时出现磁滞现象，这就是物 质的铁磁性。 6点缺陷：在一个或几个院子的 微观区域内，原子的排列偏离理 想周期结构而形成空位，填隙原 子，杂质原子等的缺陷。 7超导现象：某些金属合金或者 化合物，在冷却到绝对零度附近 某一特定温度时，材料的电阻变 为零，电流可以在材料中无限地 流动，这种现象称为超导现象。 8压电效应：由于机械力的作用 而使介质发生极化的现象称为 正压电效应。如果把外电场加载 这种晶体上，改变其极化状态， 在晶体的某些方向上也将产生 形变，这就是逆压电效应。二者 统称压电效应。 9磁致伸缩：在磁场中磁化时， 铁磁体的尺寸或者体积发生变 化的现象称为磁致伸缩。 10对称残缺：在结构相变时，晶 体的对称性发生变化。高对称相 的某些对称元素在低对称相时 不再存在，即失去了某些对称元 素，这成为对称性残缺。 11极化：沿电场方向产生电偶极 距或者电偶极矩改变，是材料对 外电场的响应。 12蠕变：一定应力下随时间演唱 产生的缓慢变形，一般在高温下 进行。 简答题 1，简述本征半导体的导电机理 答：本征半导体的禁带宽度较 小，具有足够热能的电子能够越 过禁带，从价带被激发到导带， 成为自由电子。被激发的电子原 来占据的价带能级上则留下一 个空位，称为空穴。电子和空穴 都是携带电荷的载流子。在半导 体材料上加上电压，导带上的电 子朝正极移动，价带上的空穴则 向负极移动，电子和空穴两种载 流子丁香移动形成电流。 3，比较铁磁体和亚铁磁体两种 磁性材料的异同 相同点：都具有长程磁有序结 构，都属于强磁性物质，具有自 发极化，有磁畴和磁滞现象，存 在居里点，在居里点以上顺磁 性。 不同点：磁性不同，铁磁体强于 亚铁磁体。磁有序结构不同，铁 磁体的相邻原子磁矩平行排列， 而亚铁磁体的相邻原子磁矩反 平行排列，但磁矩大小不等。 4，说明非晶态固体与晶态固体 的最基本区别并指出非晶态固 体的结构特征 非晶态固体与晶态固体的本质 区别：①非晶态固体中原子的取 向和位置不具有长程有序而是 短程有序②非晶态固体属于热 力学亚稳态。 非晶态结构特征：有序的缺乏和 亚稳定性。 5，什么是加工硬化，简述加工 硬化的原理 通过使金属发生塑形变形的方 式，可以使其屈服强度增加，这 就是加工硬化。 加工樱花是由位增殖引起的。材
材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论
1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变
材料物理专业 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。小编今天推荐给大家的是材料物理专业，仅供参考，希望对大家有用。关注网获得更多内容。 材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉学科，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。 材料物理专业提供物理学、材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练。 旨在帮助学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能发展成为在材料科学与工程及其相关交叉学科(材料、物理、化学、生物、医学等)继续深造或在相应领域从事材料物理研究、教学、应用开发等方面的创新性人才。
由于当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。 由此产生的材料物理专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间。为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因此，材料物理专业的就业前景十分广阔。 该专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关
1. 一圆杆的直径为 2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ， 且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为 3.5×109 N/m 2 ， 解： 3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2 ,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模 量。 解：根据 可知： 4. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算 其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 拉伸前后圆杆相关参数表 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变10524.46A T ?-)(0114.0105.3101014010009 40000cm E A l F l E l l =?????=??= ?= ?=?-σ ε)21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1) 35.01(2105.3)1(288 MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量
1、材料物理专业简介 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。 2、材料物理专业就业方向 本专业学生毕业后可在高校、科研机构和相关企事业单位从事高新技术开发和管理工作。 从事行业： 毕业后主要在电子技术、新能源、教育等行业工作，大致如下： 1、电子技术/半导体/集成电路 2、新能源 3、教育/培训/院校 4、专业服务(咨询、人力资源、财会) 5、仪器仪表/工业自动化 6、其他行业 7、学术/科研 8、石油/化工/矿产/地质 从事岗位： 毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作，大致如下： 1、研发工程师 2、工艺工程师 3、材料工程师 4、材料管理岗 5、工艺技术员 6、销售工程师 7、产品支持工程师 8、光学工程师 工作城市： 毕业后，上海、深圳、北京等城市就业机会比较多，大致如下： 1、上海 2、深圳 3、北京 4、苏州 5、广州 6、厦门 7、东莞 8、杭州 3、材料物理专业就业前景怎么样 毕业生适宜到材料相关的企业、事业、技术和行政管理部门从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作，适宜到科研机构、高等学校从事科学研究和教学工作，可以继续攻读材料相关的工程学科、交叉学科的硕士学位。 材料物理专业在专业学科中属于理学类中的电子信息科学类，其中电子信息科学类共9个专业，材料物理专业在电子信息科学类专业中排名第3，在整个理
学大类中排名第18位。 针对材料物理专业，招聘企业给出的工资面议最多，占比100%；3-5年工作经验要求的最多，占比50%；大专学历要求的最多，占比50%。
《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量
材料物理性能复习总结
第一章电学性能 1.1 材料的导电性 ，ρ称为电阻率或比电阻，只与材料特性有关，而与导体的几何尺寸无关，是评定材料导电性的基本参数。ρ的倒数σ称为电导率。 一、金属导电理论 1、经典自由电子理论 在金属晶体中，正离子构成了晶体点阵，并形成一个均匀的电场，价电子是完全自由的，称为自由电子，它们弥散分布于整个点阵之中，就像气体分子充满整个容器一样，因此又称为“电子气”。它们的运动遵循理想气体的运动规律，自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。当对金属施加外电场时，自由电子沿电场方向作定向加速运动，从而形成了电流。在自由电子定向运动过程中，要不断与正离子发生碰撞，使电子受阻，这就是产生电阻的原因。 2、量子自由电子理论 金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子与离子间没有相互作用，可以在整个金属中自由运动。但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态，即具有不同的能级。 0K时电子所具有最高能态称为费密能E F。 不是所有的自由电子都参与导电，只有处于高能态的自由电子才参与导电。另外，电子波在传播的过程中被离子点阵散射，然后相互干涉而形成电阻。 马基申定则：，总的电阻包括金属的基本电阻和溶质（杂质）浓度引起的电阻（与温度无关）；从马基申定则可以看出，在高温时金属的电阻基本取决于，而在低温时则决定于残余电阻。 3、能带理论 能带：由于电子能级间隙很小，所以能级的分布可看成是准连续的，称为能带。 图1-1(a)、(b)、(c)，如果允带内的能级未被填满，允带之间没有禁带或允带相互重叠，在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流，具有这种能带结构的材料就是导体。 图1-1(d)，若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带，由于满带中的电子没
071301：材料物理专业 培养目标、就业前景、开设该专业的学校名单、 专业排名及相关评价 转载本站中国大学专业评价资料，请注明“本资料来自好生源高考志愿填报系统” 专业级别：本科所属专业门类：材料科学类报读热度：★★★ 培养目标：本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 毕业生应获得的知识与能力： 1．掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识； 2．掌握材料制备（或合成）、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能； 3．了解相近专业的一般原理和知识； 4．熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外知识产权等方面的法律法规； 5．了解材料物理的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况；6．掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 主要课程：基础物理、近代物理、固体物理、材料物理学等。 学业年限：四年 授予学位：理学或工学学士
职业方向：从事科研或在钢铁、有色金属、化工、军工、能源等相关企事业单位从事技术开发与管理。开设材料物理专业院校毕业生能力用人单位评价： 本专业毕业生能力被评为A+等级的学校有： 武汉大学西安交通大学中山大学北京科技大学 西北工业大学 本专业毕业生能力被评为A等级的学校有： 复旦大学南京大学四川大学中国科学技术大学 山东大学哈尔滨工业大学大连理工大学东北大学 兰州大学云南大学燕山大学武汉理工大学 华东理工大学湘潭大学西南科技大学河北工业大学 天津理工大学 本专业毕业生能力被评为B+等级的学校有： 南开大学东北师范大学哈尔滨工程大学贵州大学 华南师范大学南昌大学中国石油大学(华东)西南大学 合肥工业大学安徽大学济南大学青岛大学 上海大学南京信息工程大学浙江师范大学南京邮电大学 陕西科技大学西安理工大学武汉科技大学湖北大学 成都信息工程学院内蒙古工业大学西安石油大学江西理工大学 景德镇陶瓷学院武汉工程大学重庆交通大学江西科技师范学院 本专业毕业生能力被评为B等级的学校有： 太原理工大学上海应用技术学院哈尔滨理工大学中国民航大学 辽宁工业大学郑州轻工业学院青岛科技大学沈阳化工大学 台州学院淮北师范大学洛阳理工学院 本专业毕业生能力被评为C+等级的学校有： 九江学院宜春学院
河北大学课程考核试卷 —学年第学期级应用物理物理专业（类） 考核科目材料物理导论课程类别考核类型考试考核方式开卷卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效） 1.Choice (30 points, 3 points for each question) 1). Point defects in metal make resistance: A. increase B. decrease C. invariant 2). Generally speaking, the direction of dislocation movement is: A. similar to the direction of crystal slip; B. the vertical direction of dislocation line; C. the parallel direction of dislocation line; 3). There are usually solute atoms or impurity atoms in metal, whose existence: A. always increase lattice constant; B. always decrease lattice constant; C. may increase or decrease lattice constant 4). Which is the driving force of atom diffusion in solid metal: A. Concentration gradient; B. Chemical potential gradient; C.Diffusion activation energy 5). Work hardening is a useful strengthening method, but its drawback is: A. suitable for bi-material only; B. not suitable when material heated at high temperature; C. suitable for single crystal only B-4-1