材料物理性能考试重点、复习题

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1.格波:在晶格中存在着角频率为ω的平面波,是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附近的振动以波的形式在晶体中传播形成的波

2.色散关系:频率和波矢的关系

3.声子:晶格振动中的独立简谐振子的能量量子

4.热容:是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K

所需要增加的能量。

5.两个关于晶体热容的经验定律:一是元素的热容定律----杜隆-珀替定律:恒压下元素的

原子热容为25J/(K*mol);另一个是化合物的热容定律-----奈曼-柯普定律:化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

6.热膨胀:物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀

7.固体材料热膨胀机理:材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果,而原子间距是指晶格

结点上原子振动的平衡位置间的距离。材料温度一定时,原子虽然振动,但它平衡位置保持不变,材料就不会因温度升高而发生膨胀;而温度升高时,会导致原子间距增大。

8.温度对热导率的影响:在温度不太高时,材料中主要以声子热导为主,决定热导率的因素

有材料的热容C、声子的平均速度V和声子的平均自由程L,其中v通常可以看作常数,只有在温度较高时,介质的弹性模量下降导致V减小。材料声子热容C在低温下与温度T3成正比。声子平均自由程V随温度的变化类似于气体分子运动中的情况,随温度升高而降低。实验表明在低温下L值的变化不大,其上限为晶粒的线度,下限为晶格间距。

在极低温度时,声子平均自由程接近或达到其上限值—晶粒的直径;声子的热容C则与T3成正比;在此范围内光子热导可以忽略不计,因此晶体的热导率与温度的三次方成正比例关系。在较低温度时,声子的平均自由程L随温度升高而减小,声子的热容C 仍与T3成正比,光子热导仍然极小,可以忽略不计,此时与L相比C对声子热导率的影响更大,因此在此范围内热导率仍然随温度升高而增大,但变化率减小。在较高温度下,声子的平均自由程L随温度升高继续减小,而声子热容C趋近于常数,材料的热导率由L 随温度升高而减小决定。随着温度升高,声子的平均自由程逐渐趋近于其最小值,声子热容为常数,光子平均自由程有所增大,故此光子热导逐步提高,因此高温下热导率随温度升高而增大。一般来说,对于晶体材料,在常用温度范围内,热导率随温度的上升为下降。

9.影响热导率的因素:1)温度的影响,一般来说,晶体材料在常用温度范围内,热导率随

温度的上升而下降。2)显微结构的影响。3)化学组成的影响。4)复合材料的热导率

10.热稳定性:是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,所以又称为抗热震性。

11.常用热分析方法:1)普通热分析法2)差热分析3)差示扫描量热法4)热重法

12.光折射:当光依次通过两种不同介质时,光的行进方向要发生改变,这种现象称为折射

13.光的散射:材料中如果有光学性能不均匀的结构,例如含有透明小粒子、光性能不同的

晶界相、气孔或其他夹杂物,都会引起一部分光束偏离原来的传播方向而向四面八方散开来,这种现象称为光的散射。

14.吸收:光通过物质传播时,会引起物质的价电子跃迁或使原子振动,从而使光能的一部

分转变为热能,导致光能的衰减的现象

15.弹性散射:光的波长(或光子能量)在散射前后不发生变化的,称为弹性散射

16.按照瑞利定律,微小粒子对波长的散射不如短波有效,在可见光的短波侧λ=400nm处,

紫光的散射强度要比长波侧λ=720nm出红光的散射强度大约大10倍

17.色散:材料的折射率随入射光的频率的减小(或波长的增加)而减小的性质,称为材料

的色散

18.透光性:材料可以使光透过的性能称为透光性

19.镜反射:是指光照射在光洁度非常高的材料表面时,反射光线具有明确的方向性,这种

反射称为镜反射

20.漫反射:光照射在粗糙的材料表面时,反射线没有方向性,这种反射称为漫反射

21.受激辐射:处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下,向低能态或基态跃迁时,辐

射光子的现象

22.激光:由受激发射的光放大产生的辐射

23.受激吸收:如果原子处于低能级,当能量满足hv=E2-E1的光子趋近它时,原子则可能吸

收一个光子并跃迁到高能级,这个吸收过程只有存在适当频率的外来光子时才会发生

24.导电:当在材料的两端施加电压V时,材料中有电流I流过的现象

25.超导原因:超导态的电子对有一基本特性,即每个电子对在运动中的总动量保持不变,

故在通以直流电时,超导体重的电子对将无阻力地通过晶格运动,晶格散射电子对中的一个电子并改变它的动量时,它也将散射电子对中的另一个电子,在相反方向引起动量的等量变化,成对电子运动的平均速度基本保持不变,电子对运动时不消耗能量,表现出零电阻的特性

26.载流子:电流是电荷在空间的定向运动。任何一种物质,只要有电流就意味着有带电粒

子的定向运动,这些带电粒子称为载流子;载流子为离子或离子空穴的电导称为离子式电导,载流子为电子或电子空穴的电导称为电子式电导

27.霍尔效应:沿试样x轴方向通入电流I(电流密度j x),z轴方向加一磁场H z,那么在y轴

方向将产生一电场E y,这一现象称为霍尔效应

28.超导电性:在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象

29.合金元素及相结构的影响:1)固溶体的导电性;2)金属化合物的导电性;3)多相合

金的导电性

30.导电性的测量:1)双臂电桥法;2)直流电位差计测量法;3)直流四探针法;4)绝缘体

电阻的测量

31.矿物当温度变化时,在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质称为热电性

32.热电效应:在金属导线组成的回路中,存在着温差或通以电流时,会产生热与电的转换

效应

33.电介质极化的机制:1)电子、离子位移极化;2)弛豫极化;3)取向极化;4)空间电

荷极化

34.介电击穿:当陶瓷或聚合物用于工程中做绝缘材料、电容器材料和封装材料时,通常都

要经受一定的电压梯度的作用,如果材料发生短路,则这些材料就失效了,这种失效称为介电击穿。引起材料击穿的电压梯度称为材料的介电强度或介电击穿强度

35.正压电效应:当晶体受到机械力作用时,一定方向的表面产生束缚电荷,其电荷密度大

小与所加应力的大小成线性关系。这种由机械能转换成电能的过程,称为正压电效应36.逆压电效应:以应力作用α-石英晶体而产生束缚电荷。如果以电场作用在α-石英晶体上,

则在相关方向上产生应变,而且应变大小与所加电场在一定范围内有线性关系。这种由电能转变为机械能的过程称为逆压电效应

37.热释电性:一些晶体除了由于机械应力作用引起压电效应外,还可以由于温度作用而使

其电极化强度变化,这就是热释电性,也叫做热电性

38.热释电效应:由温度变化而使极化改变的现象

39.铁电性:晶胞的结构使正负电荷重心不重合而出现电偶极矩,产生不等于零的电极化强

度,使晶体具有自发极化,晶体的这种性质叫铁电性

40.磁感应强度:通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数

41.物质磁性的分类:1)抗磁体;2)顺磁体;3)铁磁体;4)亚铁磁体;5)反铁磁体

42.磁化强度:描述磁介质磁化状态的物理量;矫顽力:当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小