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
234
1
31
19
2
11
11
o '
(2)6.610
=
(29.110
5400 1.610
) =1.67102K 3.7610
sin sin 218
2h h
p m E m
d d
λπ
λθλλθθ----=
???????=?==
?=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 2
2
6
2
3
2
2
6
2
6
10
2
6
10
（1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，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，本题不要求）
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
1ln[
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
20
3
2
34
2
623
3
31
18
(3/8)2(6.6310)
8.510 =
(3 6.0210
/8)2910
63.5
=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?3
3
=11310kg/m ）（P16）
2
203
2
34
2
623
3
31
19
0(3/8)2(6.6310)
1.01310 =
(3 6.0210
/8)2910
22.99
=5.2110 3.253 1.085
F
F h
E n m
J eV
E E eV
ππ---=
???
?????==
=解：由由
6. 若自由电子矢量K 满足以为晶格周期性边界条件x x L ψψ+()=()和定态薛定谔方程。
试证明下式成立：e iKL
=1
()
()()()1
iK x
iK x L iK x
iK L
iK x
iK L
x Ae
x L Ae Ae
e
x Ae
e
???+∴=∴+====?= 解：由于满足薛定谔定态方程又满足周期性边界条件
7.
d h r K K cos r /2θ?=*
hkl *
hkl 已知晶面间距为，晶面指数为（ k l ）的平行晶面的倒易矢量为，一电子波与该晶面系成角入射，试证明
产生布拉格反射的临界波矢量的轨迹满足方程。
（本题不要求）
8. 试用布拉格反射定律说明晶体电子能谱中禁带产生的原因。 （P20）（本题不要求）
9. 试用晶体能带理论说明元素的导体、半导体、绝缘体的导电性质。
答： （画出典型的能带结构图，然后分别说明）
10. 过渡族金属物理性质的特殊性与电子能带结构有何联系？（P28）（本题不要求）
答：过渡族金属的d 带不满，且能级低而密，可容纳较多的电子，夺取较高的s 带中的
电子，降低费米能级。
补充习题
1. 为什么镜子颠倒了左右而没有颠倒上下？
2. 只考虑牛顿力学，试计算在不损害人体安全的情况下，加速到光速需要多少时间？
3. 已知下列条件，试计算空间两个电子的电斥力和万有引力的比值
11
2
2
31
19
9
2
2
G 6.6710
9.1110 1.6010
8.9910e e N m kg
m kg
q C
N m C
ε------=?=?=?=? 万有引力常数电子质量电子电量介电常数
122
122
711228
12
43
5.510/ 2.310
2.4110
m m F G r
q q F k
r
G m m F F kq q ---=??==?=?引斥引斥解：=
4. 画出原子间引力、斥力、能量随原子间距变化的关系图。
5. 面心立方晶体，晶格常数a=0.5nm ，求其原子体密度。
223
-7
3
44 3.210/0.510cm
cm =??解：由于每个面心立方晶胞含个原子，所以原子体密度为：
原子原子（）
6. 简单立方的原子体密度是223310cm -?。假定原子是钢球并与最近的相邻原子相
切。确定晶格常数和原子半径。
22-3
3
1310cm a 0.3221r 0.1612
nm a
a nm
=??===解：每个简单立方晶胞含有一个原子：
第二章 材料的电性能
1. 铂线300K 时电阻率为1×10-7Ω·m ，假设铂线成分为理想纯。试求1000K 时的电阻率。
（P38）
T 077
22
2211
11(1)1+T 1+T 5110 2.27101+1+ 2.2
T m
T T ρραρααρρραα--=+=?==??=?Ω 解：
2. 镍铬丝电阻率（300K ）为1×10-6
Ω·m ，加热到4000K 时电阻率增加5%，假定在此温
度区间内马西森定则成立。试计算由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。（P38）
3. 为什么金属的电阻温度系数为正的？ （P37-38）
答：当电子波通过一个理想晶体点阵时（0K ），它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射（不相干散射），这就是金属产生电阻的根本原因，因此随着温度升高，电阻增大，所以金属的电阻温度系数为正。
4. 试说明接触电阻产生的原因和减小这个电阻的措施。（P86）
接触电阻产生的原因有两个：一是因为接触面不平，真正接触面比看到的要小，电流通
过小的截面必然产生电阻，称为会聚电阻。二是无论金属表面怎样干净，总是有异物形成的膜，可能是周围气体、水分的吸附层。因此，一般情况下，接触金属时首先接触到的是异物薄膜，这种由于膜的存在而引起的电阻称为过渡电阻。
5. 镍铬薄膜电阻沉积在玻璃基片上其形状为矩形1mm ×5mm ，镍铬薄膜电阻率为1×
10-6Ω·m ，两电极间的电阻为1K Ω，计算表面电阻和估计膜厚。
6. 表2.1中哪些化合物具有混合导电方式？为什么？ （P35）
2223223O ZrO CeO FeO Fe CaO SiO Al O +????、
7. 说明一下温度对过渡族金属氧化物混合导电的影响。
8. 表征超导体的三个主要指标是什么？目前氧化物超导体的主要弱点是什么？
（P76）临界转变温度、临界磁场强度、临界电流密度。 主要弱点是临界电流密度低。
9. 已知镍合金中加入一定含量钼，可以使合金由统计均匀状态转变为不均匀固溶体（K 状
态）。试问，从合金相对电阻变化同形变量关系曲线图（见图2.70）中能否确定镍铁钼
合金由均匀状态转变为K 状态的钼含量极限，为什么？
10. 试评述下列建议，因为银具有良好的导电性能而且能够在铝中固溶一定的数量，为何不
用银使其固溶强化，以供高压输电线使用？
（a ）这个意见是否基本正确（b ）能否提供另一种达到上述目的的方法；（c ）阐述你所提供方案的优越性。
答：不对。在铝中固溶银，会进一步提高材料的电阻率，降低导电性能。
11. 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时为什么电阻测量要在低温
下进行？
答：根据马西森定则，晶体缺陷所带来的电阻和温度升高带来的电阻是相互独立的，在低温下测量电阻，则温度带来的电阻变化很小，所测量的电阻能够反映晶体缺陷的情况。 12.
21lg (1)T K T 1000K A B
T
σσσ=+Ω=Ω -9
-1
11-6
-1
2实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系为试求在测量温度范围内的电导激活能表达式；(2)若给出=500时，=10（m ），时，=10（m ）计算电导激活能的值。
（P52） (/)
(/)ln 10
ln 10(ln 10./)
(/)
4
10
ln (/)ln 10 1W ln 10..k 0.8410(/)
/5003000 /1000 0.594A B T A B T A
B T W kT A B T e
e
e
A e
B k
eV K A B B A B W eV
σσσ++--==+====-??=+??=-?=+??
=-9
-6
解：（1）式中=lg10（2）lg10
13.
1
2n exp(/2)
N k T K N Si 1.13.0C g g g n N E kT eV k E eV TiO E eV cm σ-=-??==?Ω?23
-3
-5
-3
-本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴共同电导，激发的电子数可以近似表示为：式中：为状态密度，为波尔兹曼常数，为热力学温度（），试回答（1）设=10cm ，k=8.610时，（）,
()在20和500℃所激发的电子数（cm ）各是多少？（2）半导体的电导率（）-1-1-1
-1
-1-1
-1
-1-1
n e .cm V s Si 1450cm V s 500cm V s Si e e h h
e h ne n e n e σμ
μσμμμμ=?=+==1
-3
-19
可表示为
式中：为载流子浓度（cm ），为载流子电荷（电子电荷1610
C ）
为迁移率()，当电子(e)和空穴(h)同时为载流子时，假设的迁移率()，()，且不随温度变化。试求在20℃和500℃时的电导率。23
5
2321.83
13
3
23
5
23
8
193
223
5
(1)Si 2010exp( 1.1/(28.610
298)
=10
e 3.321050010exp( 1.1/(28.610773)
=10e
2.2510:2010
exp( 3.0/(28.610
298)
n cm
n cm
TiO n -------=-????=?=-????=?=-???解：：℃：℃:℃：13
3
23
5
13
3
=1.41050010
exp( 1.1/(28.610
773)
=1.610cm n cm
---?=-????℃:
13
-19
2
-1
19
-19
-1
203.3210 1.61014505001.03105002.5510 1.61014505007956e e h h e e h h n e n e cm n e n e cm σμμσμμ-=+=????+=?Ω=+=????+=Ω （2）
℃：（）
（）
℃：（）
（）
14. 根据费米-狄拉克分布函数，半导体中电子占据某一能级E 的允许状态几率为f (E)为
f (E)=[1+exp(E-E F )/k T]-1
补充习题：
1.为什么锗半导体材料最先得到应用，而现在的半导体材料却大都采用硅半导体？
答：锗比较容易提纯，所以最初发明的半导体三极管是锗制成的。但是，锗的禁带宽度（0.67 ev）大约是硅的禁带宽度（1.11 ev）的一半，所以硅的电阻率比锗大，而且在较宽的能带中能够更加有效的设置杂质能级，所以后来硅半导体逐渐取代了锗半导体。硅取代锗的另一个原因是硅的表面能够形成一层极薄的二氧化硅绝缘膜，从而能够制备MOS三极管。因此，现在的半导体材料大都采用硅半导体。
2.经典自由电子论、量子自由电子论和能带理论分析材料导电性理论的主要特征是什么？
答：经典自由电子论：连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；量子自由电子论：不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；能带理论：不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动。
根据经典自由电子论，金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自有运动，就好像气体分子能够在一个容器内自由运动一样，故可以把价电子看出“电子气”。自由电子的运动遵从经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。在电场的作用下，自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中形成电流。
量子自由电子论认为，金属离子形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们可以不属于某个原子，可以在整个金属内自有运动，电子之间没有相互作用。电子运动遵从量子力学原理，即电子能量是不连续的，只有出于高能级的电子才能够跃迁到低能级，在外电场的作用下，电子通过跃迁实现导电。
能带理论认为，原子在聚集时，能级变成了能带，在某些价带内部，只存在着部分被电子占据的能级，而在价带中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据，在外场作用下，电子就能够发生跃迁，从而实现导电。
3.简述施主半导体的电导率与温度的关系。
答：施主的富余价电子的杂质原子的电子能级低于半导体的导带。这个富余价电子并没有被施主束缚的很紧，只要有一个很小的能量Ed，就可以使这个电子进入导带。此时影响电导率的禁带不是E g，而是E d，施主的这个价电子进入导带后，不会在价带中产生空穴。随着温度的升高，越来越多的施主电子越过禁带Ed，进入导带，最后所有的施主电子都进入导带，此时称为施主耗尽。如果温度继续升高，电导率将维持一个常量，因为再没有更多的施主电子可用，而对于产生本征半导体的导电电子和空穴来说，此时的温度又太低，不足以使电子跃迁较大的带隙Eg。在更高的温度下，才会出现本征半
导体产生的导电性。
4. 一块n 性硅材料，掺有施主浓度1531.510/D N cm =?，在室温（T=300K ）时本证载流
子浓度1231.310/i n cm ?=，求此时该半导体的多数载流子浓度和少数载流子浓度。
15302
93
0 1.510/()1.1310/()D i D i D
n N cm n N n p cm N ?==????∴?==??
?
解：
多子；
少子。
5. 非本征半导体的导电性主要取决于添加的杂质的原子数量，而在一定范围内与温度的关
系不大。
第三章 材料的介电性能
1.
6
140.5 2.410
F tan 0.0211kH z cm cm cm μδ-???=一块的陶瓷介质，其电容为，损耗角正切
，试求介质的相对介电常数和在下介质的电导率。
066
212
2
2
03
12
9
C /C 2.41010
0.510
3.39
8.8510
110410
tan tan '
'
0.021110 3.38.8510 6.4310
r r A d d
A
εεεεσδσδωεωε--------=?
????=
=
=?????=
?==?????=? 解：
2. 给出典型的铁电体的电滞回线，说明其主要参数的物理意义和造成P-E 非线性关系的原
因。
3. 试说明压电体、热释电体、铁电体各自在晶体结构上的特点。
（P130）
4. BaTiO 3陶瓷和聚碳酸酯都可用于制作电容器，试从电容率、介电损耗、介电强度，以
及温度稳定性、成本等方面比较它们各自的优缺点。
5. 使用极化的压电陶瓷片可制得便携式高压电源。压电电压常量g 33可定义为开路电场对
所加应力的比，现已选用成分为2/65/35的PLZT 陶瓷制作该高压电源。若已知该材料
3
332310/g Vm N -=?，试计算5000磅/英寸2
应力加到1/2英寸厚的这种陶瓷片上可产
生的电压。 6.
补充习题
1.什么是电介质？
答：在电场的作用下具有极化能力并在其中长期存在电场的一种物质称为电介质。
2.简述电介质与金属的区别。
答：金属的特点是电子的共有化，体内有自由电子，具有良好的导电性，以传导的方式传递电的作用；而电介质只有被束缚的电荷，以感应的方式传递电的作用。
3.电介质的四大基本常数是什么？各自代表什么物理意义？
答：电介质的四大基本常数是：电极化（介电常数）、电导、介电损耗和击穿。
介电常数是指以电极化的方式传递、存贮或记录电的作用；
电导是指电介质在电场作用下存在泄露电流；
击穿是在强电场作用下可能导致电介质的破坏。
4.电介质的极化包括哪几种？各种极化是如何产生的？
答：电介质的极化包括电子位移极化、离子位移极化和固有电距的转向极化。
在电场的作用下，构成电介质的原子、离子中的电子云发生畸变，使电子云与原子核发生相对位移，在电场和恢复力的作用下，原子具有一定的电偶极矩，这种极化为电子的位移极化。
在离子晶体和玻璃等无机电介质中，正负离子处于平衡状态，其偶极矩的矢量和为零。
在电场作用下，正离子沿电场方向移动，负离子沿反电场方向移动，正负离子发生相对位移，形成偶极矩，这种极化就是离子位移极化。
分子具有固有电矩，而在外电场作用下，电矩的转向所产生的电极化称为转向极化。5.固体电介质的电导有哪几种类型？说明其对电导的影响及与温度的关系。
答：固体电介质的电导主要包括离子电导、电子电导和表面电导。
当离子晶体中存在热缺陷时，脱离格点的离子将参与电导。对于未掺杂的电介质材料，离子电导对电介质电导的影响主要与热缺陷的数目有关，而热缺陷的数目随着温度的升高而增加；而对于掺杂的电介质而言，温度较低时，晶体中杂质缺陷载流子的数量主要取决于材料的化学纯度及掺杂量。因此，在低温区域，离子电导随温度变化缓慢，主要取决于杂质，而在高温区域，随温度变化显著，离子电导取决于本征热缺陷。
在电介质材料中，由于禁带宽度很大，本证载流子参与的电子电导对材料的电导影响很小。参与杂质后，由于在导带底形成施主能级或在价带顶形成受主能级，所以电子电导
显著增大。电子电导与环境温度和氧分压有很大关系，在室温和低温下，电子电导常常起着主要作用。
表面电导不仅与材料本身的性质有关，而且在很大程度上取决于材料表面的湿润、氧化和玷污状态，温度对表面电导有很大影响，在潮湿环境中，表面电导…..
6.什么是固体电介质的击穿？分为哪几类？请分别解释。
答：固体电介质的击穿就是在电场的作用下伴随着热、化学、力等等的作用而丧失其绝缘性能的现象。
固体电介质击穿主要包括电击穿、热击穿、局部放电击穿和树枝化击穿。
电击穿是当固体电介质承受的电压超过一定的数值时，就使相当大的电流通过其中，使电介质丧失绝缘性。
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、对流和辐射所能散发的热量时，试样中的热平衡就被破坏，最终造成介质永久性的热破坏，这就是热击穿。
局部放电就是在电场作用下，在电介质局部区域中所发生的放电现象，这种放电现象没有电极之间形成贯穿的通道，整个试样并没有被击穿。
树枝化击穿是指在电场作用下，在固体电介质中形成的一种树枝状气化痕迹，树枝是介质中直径以数微米的充满气体的微细管子组成的通道。
7.固体电介质的击穿受什么因素制约？
答：固体电介质的击穿电场强度主要取决于材料的均匀性；大部分材料在交变电场下的击穿强度低于直流下的击穿电场强度，在高频下由于局部放电的加剧，使得击穿电场强度下降的更厉害，并且材料的介电常数越大，击穿电场强度下降的越多；无机电介质在高频下的击穿往往具有热的特征，发生纯粹电击穿的情况并不多见；在室温附近，高分子电介质的击穿电场强度往往比陶瓷等无机材料要大；在软化温度附近，热塑性高聚物的击穿电场强度急剧下降。
8.对于介质损耗较高的固体介质材料，在高频下的主要击穿形式是热击穿。
9.铁电体：在某温度范围具有自发极化，而且极化强度可以随外电场反向而反向的一类晶
体。
10.描述电滞回线最重要的参数是自发极化强度和矫顽电场强度。
11.铁电体可以分为有序无序型铁电体和位移型铁电体。
12.铁电体是热释电体的一亚族。
13.由于机械作用而使介质发生极化的现象称为正压电效应。
14.铁电体中的电畴结构受什么因素制约？
答：实际晶体中的畴结构取决于一系列复杂的因素，例如晶体的对称性、晶体中的杂质和缺陷、晶体的电导率、晶体的弹性和自发极化的数值等，此外畴结构还要受到晶体制备过程中的热处理、机械加工以及样品的几何形状等因素的影响。
15.如果晶体本身的正、负电荷中心不相重合，即晶胞具有极性，那么，由于晶体构造的周
期性和重复性，晶胞的固有电距便会沿着同一方向排列整齐，即晶体处在高度的极化状态下，由于这种极化是外场为零时自发地建立起来，因此称为自发极化。
16.描述电滞回线最重要的参数是自发极化强度和矫顽电场强度
第四章 材料的光学性能
1. 发光辐射的波长由材料的杂质决定，也就是决定于材料的能带结构。（a ）
试确定ZnS 中使电子激发的光子波长（E g =3.6eV ）；（b ）ZnS 中杂质形成的陷阱能级为导带下的1.38eV ，试计算发光波长及发光类型。
2. 假设X 射线源用铝材屏蔽，如果要使95%的X 射线能量不能穿透它，
试决定铝材的最小厚度。设线性吸收系数为0.42cm -1。
00ln(/)ln(0.05)0.42
=7.13cm x
I I e I I x αα
-=?=
=
--解： 由（）
3. 本征硅在室温下可作为红外光导探测器材料，试确定探测器的最大波
长。
4. 光信号在芯部折射率为1.50的光线中传播10km ，其绝对延时是多少？
5.
0.85m 0.1/nm 0.825m 0.875m 0.1/ns km ns km μμμ?波长在光纤中传播，该光纤材料色散为那么，和光源的延时差是多少？
6. 一阶跃光线芯部折射率为1.50，包覆层的折射率为1.40，试求光从空气
中进入芯部形成波导的入射角。
7. 试说明本章中出现光源的种类。
8. 试说明
n=的物理意义。
9. 为什么目前光通讯中选择其信号光源的波长多为1.3μm ？
10. 试举例说明非线性光学材料变频的应用。
11. 半导体激光器及其发展中的量子阱激光器的特点是什么？
12. 热释电红外探测器较之光子型探测器有什么异同？
13.
r tan 0.005tan δεδ已知热释电陶瓷其为（可忽略对导电性的影响），
在100Hz 条件下=250。试求不引起20%变化的电阻率最小值。
14. 有人预言飞机的机载设备将要光子化，请根据你的资料调查，报告一下
目前的进展情况。
15. 举例说明电光效应的应用。
16. 试总结提高无机材料透明性的措施。
补充习题：
1. 为什么光致发光现象不会在金属中产生？
原因：因为在金属中，价带没有充满电子，低能级的电子只会激发到同一价带的高能级。在同一价带内，电子从高能级跃迁回低能级，所释放的能量太小，产生的光子的波长太长，远远超过可见光范围。 2. 名词解释：荧光材料 余辉现象
在某些陶瓷和半导体中，价带和导带之间的禁带宽度不大不小，所以被激发的电子从导带跃过禁带回到价带时释放的光子波长刚好在可见光波段，这样的材料成为荧光材料。
如果荧光材料中含有一些微量杂质，且这些杂质的能级位于禁带内，相当于陷阱能级，从价带被激发的电子进入导带后，又会掉入这些陷阱能级。因为这些被陷阱能级所捕获的激发电子必须先脱离陷阱能级进入导带后才能跃迁回价带，所以他们被入射光子激发后，需要延迟一段时间才能发光，出现所谓的余辉效应。
3. 一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明玻璃板，若玻璃对光的
衰减可以忽略不计，试证明透过后的光强为（1-m ）2(m 为反射系数)
()
212
21212
sin sin 1'1W '''"'11"'"'11"
i n r
n W m W n W W W W m W
W W W m m W W
=
???-?== ??+??=+?
?∴=-=-?
?=-∴
=-解：其折射光又从玻璃与空气的另一面射入空气则
4. 波长λ=0.0708nm 的x 射线，其光子能量为多少？
15
E 2.8110
c
h h
J
νλ
-===?解：
5. 一光纤的芯子折射率n 1=1.62，包层折射率n 2=1.52，试计算光发生全反射
的临界角c θ。
1
121 1.52sin
sin 1.21869.81.62c n n θ--????==== ? ?
????
解：
6.
1
0.3210%20% 50%80%cm α-=有一材料的吸收系数，透明光强分别为入射的、、及时，材料的厚度各位多少？
00
1234ln ln 0.1ln 0.2ln 0.57.2, 5.03, 2.170.320.32
0.32
ln 0.8
0.6970.32
x
x
I I I e e
I I x I x cm x cm x cm
x cm
ααα--=∴=
∴-=---∴===
==
=-=
=解：
7. 试解释为什么碳化硅的介电系数与其折射率的平方相同，对KBr ，会满足
平方关系吗？为什么？所有的物质在足够高的频率下，折射率等于1，试解释之。
8. LiF 和PbS 之间的折射率及色散有什么不同？说明理由。
9. 摄影者知道用橙黄滤色镜拍摄天空时，可增加蓝天和白云的对比，若相机
镜头和胶卷底片的灵敏度将光谱范围限制在390nm-620nm 之间，并将太阳光谱在此范围内视为常数，当色镜波长在550nm 以后的光全部吸收时，天空的散射广播被它去掉百分之几呢？
62004
3
3
550062004
3
3
3900
1
115500
620014.3%
1
113900
6200
dx dx
λλ
-==-
??
解：
10. 余辉效应是入射光引起的半导体发光效应，而发光二极管是电场引起的半
导体发光效应。
第五章材料的热性能
1.德拜热容理论取得了什么成功？
2.何谓德拜温度？有什么物理意义？对它有哪些测试方法？
3.何谓差热分析？画出共析钢热分析曲线，并分析亚共析钢差热分析曲线与
其之区别。
4.试计算铜在室温下的自由电子摩尔热容，并说明其为什么可以忽略不计。
5.试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质。
6.已知亚共析钢“921”的临界温度A c1（725）
2、材料的热学性能 2-1 计算室温（298K ）及高温（1273K ）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和按杜龙-伯蒂规律计算的结果比较。 （1） 当T=298K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.96 10-3298-26.68 105/2982 =87.55+4.46-30.04 =61.97 4.18 J/mol K=259.0346 J/mol K （2） 当T=1273K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.96 10-31273-26.68 105/12732 =87.55+19.04-1.65 =104.94 4.18 J/mol K=438.65 J/mol K 据杜隆-珀替定律：(3Al 2O 32SiO 4) Cp=21*24.94=523.74 J/mol K 2-2 康宁玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm s ℃); α=4.610?6/℃;σp =7.0Kg/mm 2，E=6700Kg/mm 2，μ=0.25。求其第一及第二热冲击断裂抵抗因子。 第一冲击断裂抵抗因子：E R f αμσ)1(-==666 79.8100.75 4.61067009.810-???????=170℃ 第二冲击断裂抵抗因子：E R f αμλσ) 1(-= '=1700.021=3.57 J/(cm s) 2-3 一陶瓷件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/(cm s ℃)，最大厚度=120mm 。如果表面热传递系数h=0.05 J/(cm 2s ℃)，假定形状因子S=1，估算可安全应用的热冲击最大允许温差。 h r S R T m m 31.01? '=?=226*0.18405 .0*6*31.01 =447℃ 2-4、系统自由能的增加量TS E F -?=?，又有! ln ln ()!! N N N n n =-，若在肖特基缺 定律所得的计算值。 趋近按，可见，随着温度的升高Petit Dulong C m P -,
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？
《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
名词解释 1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。 3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。 4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. 5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。 6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。 7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性. 9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。 10.弛豫:施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。 11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。 12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.断裂韧性：反映材料抗断性能的参数。 14.冲击韧性：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 15.亚临界裂纹扩展：在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。 16.裂纹偏转增韧：在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转，从而干扰应力场，导致机体的应力强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。 17.弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果，称为弥散增韧。 18.相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变，从而达到增韧的效果，称为相变增韧。 19.热容：分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量，定义为物体温度升高1K所需要的能量。 20.比热容：将1g质量的物体温度升高1K所需要增加的热量，简称比热。 21.热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。 热传导：当固体材料一端的温度笔另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端。22.热导率：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 23.热稳定性:指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。 24.抗热冲击断裂性：材料抵抗温度急剧变化时瞬时断裂的性能。 25.抗热冲击损伤性：材料抵抗热冲击循环作用下缓慢破坏的性能。 26.热应力：材料热膨胀或收缩引起的内应力。 27.声频支振动：振动的质点中包含频率甚低的格波时，质点彼此间的位相差不
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
《材料物理科学》课程复习题 1简述材料的分类和新材料的特点、要求和发展方向。 工程上分：金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料及复合材料 按状态分：单晶，多晶，非晶，准晶和液晶 按化学角度分：无机材料与有机材料 按应用分：信息材料，能源材料，生物材料，建筑材料，航空航天材料等 按用途分：结构材料和功能材料 商品化程度分：传统材料和先进材料 新材料的特点要求： 结构和性能相结合,智能化,减少污染,可再生性,节省能源,长寿命 新材料发展方向（讲义4-5页） 纳米材料,先进多相复合材料,高温超导材料,智能材料,生物医学材料 2简述材料的成分结构和性能的关系。(不全) 材料的性质取决于材料的结构。 材料的结构，是指材料的组元及其排列和运动方式。它包括形貌，化学成分，相组成，晶体结构和缺陷等内涵 3简述计算机模拟在材料物理学科中的作用。 计算机模拟是一种根据实际体系设计，在计算机上进行的模型实验。通常将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较。可以检验出模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论所作的近似是否成功。此外，在模型上获得的微观信息，常常比在实际体系上所作的实验更为详细。往往是在通常实验条件下很难获得的信息。此外，计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义，它能为现实模型和实验中无法实现的探索模型作详细的预测，并提供方法。如材料在极端压力或高温下经历相变的四维体系等计算机模拟由于有计算机图形学的帮助，不但能使模拟易于观察和易于理解，而且可进一步与计算机技术中刚开创的虚拟现实的新领域相结合。在虚拟现实中，计算机模拟的不结果不仅可用计算机图形学表达，而且也能用五官来感受。 用计算机辅助设计和模拟的专家系统进行材料设计，可以摆脱实验先行的研究方法，用较少的实验，较短的研制过程，就能获得较为理想的材料。材料科学走计算机辅助设计和计算机模拟之路，从理论和实际两个方面向人们提供了材料研究由必然到自由的可能。 4简述材料物理中各种键合的特点。 5魏德曼--弗朗兹定律说明了什么？ K／σ＝3(k／e)2T 式中k是玻尔兹曼常数, e是电子电荷，T是温度；解释了金属的高电导(σ)和热导(K)特性；也解释了金属的光学特性。这个理论的不足之处是从电子的总能量过高地估计了电子的比热。电导和热导的两种输运过程,如果T变化,会引起两种输运的变化
材料无机材料物理性能考试及答案
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
无机材料物理性能试卷 一．填空（１×２０＝２０分） 1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。 ２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ３.影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。 ５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。 ６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。 ７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。 ８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。 ９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 １０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。 二.名词解释（4×4分=16分） 1.电解效应 2.热膨胀 3.塑性形变 4.磁畴 三.问答题（3×8分=24分） 1.简述晶体的结合类型和主要特征： 2.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类？ 3.无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 4.下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。 四，计算题（共20分） 1.求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60 到75GPa。（10分） 2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数： =0.021J/(cm ·s ·℃)；a=4.6×10-6℃-1；σp=7.0kg/mm2，
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
《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=,V 2=。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=代入经验计算公式E=E 0+可得，其上、下限弹性模量分别变为 GPa 和 GPa 。 1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度 τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。 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
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%。
无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空（18） 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型 11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子：在一定温度下，半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照)，人为地增加载流子数目，比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题（13） 1. 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？ 答：正是因为非长程有序，许多原子并不在势能曲线低谷；在高温下，有一些原子键比较弱，只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂；原子跃迁附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？ 答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答：(1) 提高材料的强度 f，减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。
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
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：真应力OY = — = ―"°。—=995(MP Q) A 4.524 xlO-6 真应变勺=In — = In — = In^v = 0.0816 /0 A 2.42 名义应力a = — = ―4°°°_ 一= 917(MPa) A) 4.909x1()2 名义应变￡ =翌=& —1 = 0.0851 I。 A 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/\12O3(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Ei=380GPa, E2=84GPa, V^O. 95, V2=0. 05o则有 上限弹性模量=E]% +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GP Q) 下限弹性模量战=(￥ +3)T =(?料+誓尸=323.1(GP Q) E]380 84 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P二0. 05代入经验计算公式E=E O(1-1. 9P+0. 9P2) 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 = oo和t二￡时的纵坐标表达式。 解：Maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程： 其应力松弛曲线方程为：b⑴=贝0光必则有:<7(0) = b(0);cr(oo) = 0;<7(r) = a(0)/e. Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程： 其蠕变曲线方程为：的)=火(1 -广")=￡(00)(1 _g") E 则有：￡(0)=0； ￡(OO)= 21;冶)=%1-(尸).
材料物理基础教学大纲 （Information Retrieval） （供四年制物理学专业2012级试用） 课程编号：总学时数：48 学分数：3 开课单位：物电学院 课程的性质与任务 材料科学基础课程是材料科学与工程、材料物理、材料化学等专业重要的学科基础课之一，是衔接基础课与专业课的桥梁。 通过该课程的学习， 1. 使学生掌握材料引言、晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、表面结构与性质、相平衡与相图、基本动力学过程——扩散、材料中的相变、材料制备中的固态反应、烧结、腐蚀与氧化、疲劳与断裂等方面的科学原理与工程方法。 2. 全面理解材料科学中的共性规律，即材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律。 3. 在建立材料领域科学基础的同时，通过科学思维方法的训练，培养学生运用科学原理解决实际问题的工程能力，为将来从事材料设计及研发奠定必要的基础。 平时考核与期末考核相结合。平时考核：平时成绩占50％；期末成绩：50％形式为考核，由任课教师自行出题。 大纲内容与基本要求 第一章绪论 第一节材料结构层次 第二节工程材料常见性质与性能 第三节材料的选择 第四节材料的加工工艺、材料性能的环境效应 教学要求： 1.了解发展背景以及本课程的主要内容； 2.介绍本课程的主要特点及学习方法；
3.本课程的目的和要求。 第二章固体的晶体结构 第一节晶体结构及特性 第二节晶体结构的周期性 第三节晶体结构的对称性 第四节晶体结构的表征 第五节常见晶体结构 第六节实际晶体的结构特征 第七节倒易点阵 教学要求： 1. 使学生掌握晶体与非晶体的特点； 2. 了解空间点阵、结晶学指数、晶向与晶面的关系； 3. 掌握金属晶体的结构、非金属元素单质的晶体结构；无机化合物结构； 第三章固体的能带理论基础 第一节固体中的电子状态和能带的形成 第二节周期势场中的电子状态和能带结构 第三节布里渊区和能带理论 第四节导体、半导体和绝缘体 第五节能带理论意义及其局限性 教学要求： 1.使学生掌握能带结构示意图； 2.理解晶体中电子运动的量子状态； 3.掌握布里渊区和能带理论； 第四章晶体的结构缺陷及其运动 第一节点缺陷 第二节位错 第三节位错和缺陷相互作用 第四节晶体中位错的产生极其观察 第五节常见晶体中的特殊位错结构 第六节晶界和相界 教学要求： 1.掌握晶体缺陷的类型及缺陷反应表示法； 2.了解晶体缺陷有利于分析研究结构敏感性能的变化规律和相变、扩散、
期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个
专 业 认 知 教 育 学习总结 姓名：杨新石学号：2009034053 班级：09级材料物理2班
自上大学以来我最想问的就是关于我们专业以后的就业问题和考研问题。我相信我们专业的很多人和我一样都迫不及待想确切地知道这些问题的答案！这个问题困扰了我大一一年的时间。虽然在之前我也通过各种渠道找到了一些相关的信息但是总是相当的模糊。终于在这期，我从我们学校开设的专业认知教育课上面找到了更多的答案对我们的专业有了更多、更深刻的认识。 首先是关于我们专业的基本信息是，本专业的培养目标是本专业培养学生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。新材料是一切高新技术发展的物质基础，在技术发展过程中，每一项重大突破都是以新材料为前提的。同时，新材料的开发及研制对将来人类的科学技术和经济发展具有关键性作用。材料物理专业所培养的是具有基础扎实，知识面宽，实践能力强和创新能力强，掌握材料物理基础理论、技能，并具备应用研究，科技开发，科技管理的专门人才。我们专业的特色方向在半导体物理，电子材料，微电子器件等领域，例如CPU。对学生的数学，物理基础要求较高，着重培养学生发展新型电子材料和微电子器件工艺，分析与设计等方向的应用能力和创新能力。由上可知半导体的发展前景是相当不错的，而我们专业在我们学校的主攻方向也是半导体。所以，关于这一点我还是比较有信心，虽然我报这个专业的时候，我们的专业是半冷不热的专业，但是现在看来这个行业的发展前景还是很大的！ 然后，关心的就是关于我们专业的就业问题。别人都说，理工科的学生将来的就业情形是很好就业的，尤其是男生就更不用担心。虽然话是这么说的，但是现在的很多学校都是为了提高就业率，就只是让他们的学生找到工作，而不管工作的好坏。这样一来，确实工作好找但是那样的工作却不是每个人都喜欢的，或者只是一味地提高就业率而敷衍学生的呢？我从网上了解到说，我们专业的学生出去可以到科研机构去工作，或者是到高校任教，或者是从事电子材料，微电子，信息技术及其相关领域的研究，例如微软，Intel，贝尔-阿尔卡特等公司都很需要本专业的毕业生等等。但是，我相信这不是一般的本科或者硕士研究生能够做
07 级材料物理习题一、概念： 1. 布里渊区和金属费米面 2. 直接带隙和间接带隙半导体 3. 德拜温度和德拜频率 4. 绝缘体、半导体和金属 5. 铁电性、压电性和介电性 6. 第一类超导体和第二类超导体 7. 单晶、多晶、非晶 8. 铁磁性、抗磁性、顺磁性、反铁磁性、亚铁磁性 9. 弗仑克尔缺陷 10.霍尔效应 11.双折射现象、o 光和e 光 12.热胀冷缩引起的热应力和温差引起的热应力 13.磁化曲线和磁滞回线 二、简答： 1. 对半导体，试说明下列概念：（1）能隙；（2）空穴；（3）施主和受主杂质；（4）p型和n型掺杂；（5）载流子浓度； （6）施主能级为什么靠近导带？受主能级为什么靠近价 带？ 2. 半导体激光器中，与激光辐射有关的三个能级跃迁过程是什么？画出其能级变化示意图并给予解释。 3. 分别举出一种硬、软磁材料，并阐述在实际应用过程中对硬、软磁材料的电学性能有哪些要求。
4. 描述半导体的pn结的光伏过程。 5. 非金属材料透明和不透明的能带结构。 6. 解释为什么旭日和夕阳呈红色。 7. 怎么给透明材料着色？ 8. 荧光和磷光的区别？画图说明产生荧光和磷光的机理。 9. 画图说明金属的热容随温度的变化规律。微观机制是什么？ 10. 金属晶体与离子晶体的导热机制和特点是什么？ 11. 塞贝克效应及其微观机制？ 12. 单程记忆合金与双程记忆合金。 13. 在XPS分析中，鬼线是什么原因产生的？ 14. 在XPS分析中，荷电位移是什么原因产生的？用哪些方法消除荷电位移造成的误差？ 三、填空题 1. 按照频率响应由高到低，写出3种电介质的微观激化机制：________________ 、 _____________ 、_____________ 。 2. 物质具有磁性的根源在 于 _______________________________________________ 。3. 反铁磁体材料的磁化率x在尼尔温度处呈 现 _____________________ 。
▁▂▃材料物理专业▃▂▁…………………………………………………………… 大学生职业生涯 规划书……………………………………………………………OCCUPATIONAL PLANNING …………………………………………………………… 学院：XXXX-XX XX XXXX-XX 姓名：XXXX-XX XX XXXX-XX 学号：XXXX-XX XX XXXX-XX 班级：XXXX-XX XX XXXX-XX 指导老师：XXXX-XX XX XXXX-XX 20XX年XX月XX日
目录 目录 (2) 前言 (3) 一、形式分析 (3) 1.1国内形势 (3) 1.2国际形势 (4) 二、职业发展与人生规划 (4) 2.1生涯与职业生涯 (4) 2.2人的生涯发展 (5) 2.3生涯规划的意义 (6) 2.4职业发展与人生成功 (7) 三、自我认识 (8) 3.1自我评估 (8) 3.2专业评估 (9) 四、职业定位 (9) 4.1环境评估 (9) 4.2职业评估 (11) 五、个人规划 (12) 5.1确定目标 (12) 5.2实施方案 (12) 六、评估反馈 (16)
前言 ××职业生涯是海，没有规划的××人生，好比在大海中航行没有指南针，××职业规划尤其对于学××的大学生，大学生××职业生涯规划很重要，是决定大学生走上工作岗位，在××职业生涯中是低头走路还是抬头走路的问题。 ××理论和××经验犹如人的两条腿，一个都不能少。当有人对你说“××经验重要”，那是对××的狭隘理解，因为中国有太多的××凭经验在做，一辈子也只是读懂了××的一部分。当有人对你说“××理论重要”,那也是对××的狭隘理解，因为中国同样存在很多××理论专家，但大多数没有转化成生产力，一辈子也只在探讨××的是是非非。 一个好××一生中必须学好××、管理、营销五方面的知识才能做好××。把这五方面的知识用于××实践才是优秀的××。 一、形式分析 1.1国内形势 在我国现阶段，全国数百所高校中几乎每个学校都设有
材料物理专业英文自荐信 Dear Sir / Miss: Hello! I am the Taiyuan University of Technology graduates in XX, material physics. While studying at the school is doing a good solid professional knowledge, received third-class second-class scholarship, and have various kinds of techniques. Familiar with computers and various office software, network architecture will be, C language programming. Through CET4, CCT2, access to certified network engineers Beida Jade Bird. Can be hard, have strong problem-solving ability, popularity, and can be a very good team. Rigorous study, and correct learning attitude, I created a simple, stable and innovative character. More importantly, I am on the semiconductor material has a strong interest in applying the study section of the Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, but competitive. It is like to be able to engage in work related to semiconductor materials, hope you can give me a chance to show the ability, thank you! And thriving business,祝贵! To Ceremony Job-seekers: xxx