材料物理性能課后習(xí)題答案-北航出版社-田蒔主編

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材料物理習(xí)題集 第一章 固體中電子能量結(jié)構(gòu)和狀態(tài)（量子力學(xué)基礎(chǔ)） 1. 一電子通過5400V電位差的電場(chǎng)，（1）計(jì)算它的德布羅意波長(zhǎng)；（2）計(jì)算它的波數(shù)；（3）計(jì)算它對(duì)Ni晶體（111）面（面間距d=2.0410-10m）的布拉格衍射角。（P5） 2. 有兩種原子，基態(tài)電子殼層是這樣填充的 ，請(qǐng)分別寫出n=3的所有電子的四個(gè)量子數(shù)的可能組態(tài)。（非書上內(nèi)容） 3. 如電子占據(jù)某一能級(jí)的幾率是1/4，另一能級(jí)被占據(jù)的幾率為3/4，分別計(jì)算兩個(gè)能級(jí)的能量比費(fèi)米能級(jí)高出多少kT？（P15） 4. 已知Cu的密度為8.5103kg/m3，計(jì)算其（P16） 5. 計(jì)算Na在0K時(shí)自由電子的平均動(dòng)能。（Na的摩爾質(zhì)量M=22.99，）（P16） 6. 若自由電子矢量K滿足以為晶格周期性邊界條件和定態(tài)薛定諤方程。試證明下式成立：eiKL=1 7. 8. 試用布拉格反射定律說明晶體電子能譜中禁帶產(chǎn)生的原因。 （P20） 9. 試用晶體能帶理論說明元素的導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性質(zhì)。 答： （畫出典型的能帶結(jié)構(gòu)圖，然后分別說明） 10. 過渡族金屬物理性質(zhì)的特殊性與電子能帶結(jié)構(gòu)有何聯(lián)系？（P28） 答：過渡族金屬的d帶不滿，且能級(jí)低而密，可容納較多的電子，奪取較高的s帶中的電子，降低費(fèi)米能級(jí)。 補(bǔ)充習(xí)題 1. 為什么鏡子顛倒了左右而沒有顛倒上下？ 2. 只考慮牛頓力學(xué)，試計(jì)算在不損害人體安全的情況下，加速到光速需要多少時(shí)間？ 3. 已知下列條件，試計(jì)算空間兩個(gè)電子的電斥力和萬(wàn)有引力的比值 4. 畫出原子間引力、斥力、能量隨原子間距變化的關(guān)系圖。 5. 面心立方晶體，晶格常數(shù)a=0.5nm，求其原子體密度。 6. 簡(jiǎn)單立方的原子體密度是。假定原子是鋼球并與最近的相鄰原子相切。確定晶格常數(shù)和原子半徑。 第二章 材料的電性能 1. 鉑線300K時(shí)電阻率為110-7Ωm，假設(shè)鉑線成分為理想純。試求1000K時(shí)的電阻率。（P38） 2. 鎳鉻絲電阻率（300K）為110-6Ωm，加熱到4000K時(shí)電阻率增加5%，假定在此溫度區(qū)間內(nèi)馬西森定則成立。試計(jì)算由于晶格缺陷和雜質(zhì)引起的電阻率。（P38） 3. 為什么金屬的電阻溫度系數(shù)為正的？ （P37-38） 答：當(dāng)電子波通過一個(gè)理想晶體點(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，電子波才受到散射（不相干散射），這就是金屬產(chǎn)生電阻的根本原因，因此隨著溫度升高，電阻增大，所以金屬的電阻溫度系數(shù)為正。 4. 試說明接觸電阻產(chǎn)生的原因和減小這個(gè)電阻的措施。（P86） 接觸電阻產(chǎn)生的原因有兩個(gè)：一是因?yàn)榻佑|面不平，真正接觸面比看到的要小，電流通過小的截面必然產(chǎn)生電阻，稱為會(huì)聚電阻。二是無(wú)論金屬表面怎樣干凈，總是有異物形成的膜，可能是周圍氣體、水分的吸附層。因此，一般情況下，接觸金屬時(shí)首先接觸到的是異物薄膜，這種由于膜的存在而引起的電阻稱為過渡電阻。 5. 鎳鉻薄膜電阻沉積在玻璃基片上其形狀為矩形1mm5mm，鎳鉻薄膜電阻率為110-6Ωm，兩電極間的電阻為1KΩ，計(jì)算表面電阻和估計(jì)膜厚。 6. 表2.1中哪些化合物具有混合導(dǎo)電方式？為什么？ （P35） 7. 說明一下溫度對(duì)過渡族金屬氧化物混合導(dǎo)電的影響。 8. 表征超導(dǎo)體的三個(gè)主要指標(biāo)是什么？目前氧化物超導(dǎo)體的主要弱點(diǎn)是什么？ （P76）臨界轉(zhuǎn)變溫度、臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度、臨界電流密度。 主要弱點(diǎn)是臨界電流密度低。 9. 已知鎳合金中加入一定含量鉬，可以使合金由統(tǒng)計(jì)均勻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪鶆蚬倘荏w（K狀態(tài)）。試問，從合金相對(duì)電阻變化同形變量關(guān)系曲線圖（見圖2.70）中能否確定鎳鐵鉬合金由均勻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镵狀態(tài)的鉬含量極限，為什么？ 10. 試評(píng)述下列建議，因?yàn)殂y具有良好的導(dǎo)電性能而且能夠在鋁中固溶一定的數(shù)量，為何不用銀使其固溶強(qiáng)化，以供高壓輸電線使用？ （a）這個(gè)意見是否基本正確（b）能否提供另一種達(dá)到上述目的的方法；（c）闡述你所提供方案的優(yōu)越性。 答：不對(duì)。在鋁中固溶銀，會(huì)進(jìn)一步提高材料的電阻率，降低導(dǎo)電性能。 11. 試說明用電阻法研究金屬的晶體缺陷（冷加工或高溫淬火）時(shí)為什么電阻測(cè)量要在低溫下進(jìn)行？ 答：根據(jù)馬西森定則，晶體缺陷所帶來的電阻和溫度升高帶來的電阻是相互獨(dú)立的，在低溫下測(cè)量電阻，則溫度帶來的電阻變化很小，所測(cè)量的電阻能夠反映晶體缺陷的情況。 12. （P52） 13. 14. 根據(jù)費(fèi)米-狄拉克分布函數(shù)，半導(dǎo)體中電子占據(jù)某一能級(jí)E的允許狀態(tài)幾率為f(E)為 f(E)=[1+exp(E-EF)/kT]-1 補(bǔ)充習(xí)題： 1. 為什么鍺半導(dǎo)體材料最先得到應(yīng)用，而現(xiàn)在的半導(dǎo)體材料卻大都采用硅半導(dǎo)體？ 答：鍺比較容易提純，所以最初發(fā)明的半導(dǎo)體三極管是鍺制成的。但是，鍺的禁帶寬度（0.67 ev）大約是硅的禁帶寬度（1.11 ev）的一半，所以硅的電阻率比鍺大，而且在較寬的能帶中能夠更加有效的設(shè)置雜質(zhì)能級(jí)，所以后來硅半導(dǎo)體逐漸取代了鍺半導(dǎo)體。硅取代鍺的另一個(gè)原因是硅的表面能夠形成一層極薄的二氧化硅絕緣膜，從而能夠制備MOS三極管。因此，現(xiàn)在的半導(dǎo)體材料大都采用硅半導(dǎo)體。 2. 經(jīng)典自由電子論、量子自由電子論和能帶理論分析材料導(dǎo)電性理論的主要特征是什么？ 答：經(jīng)典自由電子論：連續(xù)能量分布的價(jià)電子在均勻勢(shì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；量子自由電子論：不連續(xù)能量分布的價(jià)電子在均勻勢(shì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；能帶理論：不連續(xù)能量分布的價(jià)電子在周期性勢(shì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)經(jīng)典自由電子論，金屬是由原子點(diǎn)陣組成的，價(jià)電子是完全自由的，可以在整個(gè)金屬中自有運(yùn)動(dòng)，就好像氣體分子能夠在一個(gè)容器內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)一樣，故可以把價(jià)電子看出“電子氣”。自由電子的運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典力學(xué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，遵守氣體分子運(yùn)動(dòng)論。在電場(chǎng)的作用下，自由電子將沿電場(chǎng)的反方向運(yùn)動(dòng)，從而在金屬中形成電流。 量子自由電子論認(rèn)為，金屬離子形成的勢(shì)場(chǎng)各處都是均勻的，價(jià)電子是共有化的，它們可以不屬于某個(gè)原子，可以在整個(gè)金屬內(nèi)自有運(yùn)動(dòng)，電子之間沒有相互作用。電子運(yùn)動(dòng)遵從量子力學(xué)原理，即電子能量是不連續(xù)的，只有出于高能級(jí)的電子才能夠躍遷到低能級(jí)，在外電場(chǎng)的作用下，電子通過躍遷實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。 能帶理論認(rèn)為，原子在聚集時(shí)，能級(jí)變成了能帶，在某些價(jià)帶內(nèi)部，只存在著部分被電子占據(jù)的能級(jí)，而在價(jià)帶中能量較高的處于上方的能級(jí)很少有電子占據(jù)，在外場(chǎng)作用下，電子就能夠發(fā)生躍遷，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。 3. 簡(jiǎn)述施主半導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系。 答：施主的富余價(jià)電子的雜質(zhì)原子的電子能級(jí)低于半導(dǎo)體的導(dǎo)帶。這個(gè)富余價(jià)電子并沒有被施主束縛的很緊，只要有一個(gè)很小的能量Ed，就可以使這個(gè)電子進(jìn)入導(dǎo)帶。此時(shí)影響電導(dǎo)率的禁帶不是Eg，而是Ed，施主的這個(gè)價(jià)電子進(jìn)入導(dǎo)帶后，不會(huì)在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴。隨著溫度的升高，越來越多的施主電子越過禁帶Ed，進(jìn)入導(dǎo)帶，最后所有的施主電子都進(jìn)入導(dǎo)帶，此時(shí)稱為施主耗盡。如果溫度繼續(xù)升高，電導(dǎo)率將維持一個(gè)常量，因?yàn)樵贈(zèng)]有更多的施主電子可用，而對(duì)于產(chǎn)生本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電電子和空穴來說，此時(shí)的溫度又太低，不足以使電子躍遷較大的帶隙Eg。在更高的溫度下，才會(huì)出現(xiàn)本征半導(dǎo)體產(chǎn)生的導(dǎo)電性。 4. 一塊n性硅材料，摻有施主濃度，在室溫（T=300K）時(shí)本證載流子濃度，求此時(shí)該半導(dǎo)體的多數(shù)載流子濃度和少數(shù)載流子濃度。 5. 非本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性主要取決于添加的雜質(zhì)的原子數(shù)量，而在一定范圍內(nèi)與溫度的關(guān)系不大。 第三章 材料的介電性能 1. 2. 給出典型的鐵電體的電滯回線，說明其主要參數(shù)的物理意義和造成P-E非線性關(guān)系的原因。 3. 試說明壓電體、熱釋電體、鐵電體各自在晶體結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。 （P130） 4. BaTiO3陶瓷和聚碳酸酯都可用于制作電容器，試從電容率、介電損耗、介電強(qiáng)度，以及溫度穩(wěn)定性、成本等方面比較它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 5. 使用極化的壓電陶瓷片可制得便攜式高壓電源。壓電電壓常量g33可定義為開路電場(chǎng)對(duì)所加應(yīng)力的比，現(xiàn)已選用成分為2/65/35的PLZT陶瓷制作該高壓電源。若已知該材料，試計(jì)算5000磅/英寸2應(yīng)力加到1/2英寸厚的這種陶瓷片上可產(chǎn)生的電壓。 6. 補(bǔ)充習(xí)題 1. 什么是電介質(zhì)？ 答：在電場(chǎng)的作用下具有極化能力并在其中長(zhǎng)期存在電場(chǎng)的一種物質(zhì)稱為電介質(zhì)。 2. 簡(jiǎn)述電介質(zhì)與金屬的區(qū)別。 答：金屬的特點(diǎn)是電子的共有化，體內(nèi)有自由電子，具有良好的導(dǎo)電性，以傳導(dǎo)的方式傳遞電的作用；而電介質(zhì)只有被束縛的電荷，以感應(yīng)的方式傳遞電的作用。 3. 電介質(zhì)的四大基本常數(shù)是什么？各自代表什么物理意義？ 答：電介質(zhì)的四大基本常數(shù)是：電極化（介電常數(shù)）、電導(dǎo)、介電損耗和擊穿。 介電常數(shù)是指以電極化的方式傳遞、存貯或記錄電的作用； 電導(dǎo)是指電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下存在泄露電流； 擊穿是在強(qiáng)電場(chǎng)作用下可能導(dǎo)致電介質(zhì)的破壞。 4. 電介質(zhì)的極化包括哪幾種？各種極化是如何產(chǎn)生的？ 答：電介質(zhì)的極化包括電子位移極化、離子位移極化和固有電距的轉(zhuǎn)向極化。 在電場(chǎng)的作用下，構(gòu)成電介質(zhì)的原子、離子中的電子云發(fā)生畸變，使電子云與原子核發(fā)生相對(duì)位移，在電場(chǎng)和恢復(fù)力的作用下，原子具有一定的電偶極矩，這種極化為電子的位移極化。 在離子晶體和玻璃等無(wú)機(jī)電介質(zhì)中，正負(fù)離子處于平衡狀態(tài)，其偶極矩的矢量和為零。在電場(chǎng)作用下，正離子沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)離子沿反電場(chǎng)方向移動(dòng)，正負(fù)離子發(fā)生相對(duì)位移，形成偶極矩，這種極化就是離子位移極化。 分子具有固有電矩，而在外電場(chǎng)作用下，電矩的轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的電極化稱為轉(zhuǎn)向極化。 5. 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)有哪幾種類型？說明其對(duì)電導(dǎo)的影響及與溫度的關(guān)系。 答：固體電介質(zhì)的電導(dǎo)主要包括離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)和表面電導(dǎo)。 當(dāng)離子晶體中存在熱缺陷時(shí)，脫離格點(diǎn)的離子將參與電導(dǎo)。對(duì)于未摻雜的電介質(zhì)材料，離子電導(dǎo)對(duì)電介質(zhì)電導(dǎo)的影響主要與熱缺陷的數(shù)目有關(guān)，而熱缺陷的數(shù)目隨著溫度的升高而增加；而對(duì)于摻雜的電介質(zhì)而言，溫度較低時(shí)，晶體中雜質(zhì)缺陷載流子的數(shù)量主要取決于材料的化學(xué)純度及摻雜量。因此，在低溫區(qū)域，離子電導(dǎo)隨溫度變化緩慢，主要取決于雜質(zhì)，而在高溫區(qū)域，隨溫度變化顯著，離子電導(dǎo)取決于本征熱缺陷。 在電介質(zhì)材料中，由于禁帶寬度很大，本證載流子參與的電子電導(dǎo)對(duì)材料的電導(dǎo)影響很小。參與雜質(zhì)后，由于在導(dǎo)帶底形成施主能級(jí)或在價(jià)帶頂形成受主能級(jí)，所以電子電導(dǎo)顯著增大。電子電導(dǎo)與環(huán)境溫度和氧分壓有很大關(guān)系，在室溫和低溫下，電子電導(dǎo)常常起著主要作用。 表面電導(dǎo)不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且在很大程度上取決于材料表面的濕潤(rùn)、氧化和玷污狀態(tài)，溫度對(duì)表面電導(dǎo)有很大影響，在潮濕環(huán)境中，表面電導(dǎo)….. 6. 什么是固體電介質(zhì)的擊穿？分為哪幾類？請(qǐng)分別解釋。 答： 固體電介質(zhì)的擊穿就是在電場(chǎng)的作用下伴隨著熱、化學(xué)、力等等的作用而喪失其絕緣性能的現(xiàn)象。 固體電介質(zhì)擊穿主要包括電擊穿、熱擊穿、局部放電擊穿和樹枝化擊穿。 電擊穿是當(dāng)固體電介質(zhì)承受的電壓超過一定的數(shù)值時(shí)，就使相當(dāng)大的電流通過其中，使電介質(zhì)喪失絕緣性。 當(dāng)固體電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，由電導(dǎo)和介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量超過試樣通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射所能散發(fā)的熱量時(shí)，試樣中的熱平衡就被破壞，最終造成介質(zhì)永久性的熱破壞，這就是熱擊穿。 局部放電就是在電場(chǎng)作用下，在電介質(zhì)局部區(qū)域中所發(fā)生的放電現(xiàn)象，這種放電現(xiàn)象沒有電極之間形成貫穿的通道，整個(gè)試樣并沒有被擊穿。 樹枝化擊穿是指在電場(chǎng)作用下，在固體電介質(zhì)中形成的一種樹枝狀氣化痕跡，樹枝是介質(zhì)中直徑以數(shù)微米的充滿氣體的微細(xì)管子組成的通道。 7. 固體電介質(zhì)的擊穿受什么因素制約？ 答：固體電介質(zhì)的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度主要取決于材料的均勻性；大部分材料在交變電場(chǎng)下的擊穿強(qiáng)度低于直流下的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，在高頻下由于局部放電的加劇，使得擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度下降的更厲害，并且材料的介電常數(shù)越大，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度下降的越多；無(wú)機(jī)電介質(zhì)在高頻下的擊穿往往具有熱的特征，發(fā)生純粹電擊穿的情況并不多見；在室溫附近，高分子電介質(zhì)的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度往往比陶瓷等無(wú)機(jī)材料要大；在軟化溫度附近，熱塑性高聚物的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度急劇下降。 8. 對(duì)于介質(zhì)損耗較高的固體介質(zhì)材料，在高頻下的主要擊穿形式是熱擊穿。 9. 鐵電體：在某溫度范圍具有自發(fā)極化，而且極化強(qiáng)度可以隨外電場(chǎng)反向而反向的一類晶體。 10. 描述電滯回線最重要的參數(shù)是自發(fā)極化強(qiáng)度和矯頑電場(chǎng)強(qiáng)度。 11. 鐵電體可以分為有序無(wú)序型鐵電體和位移型鐵電體。 12. 鐵電體是熱釋電體的一亞族。 13. 由于機(jī)械作用而使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 14. 鐵電體中的電疇結(jié)構(gòu)受什么因素制約？ 答： 實(shí)際晶體中的疇結(jié)構(gòu)取決于一系列復(fù)雜的因素，例如晶體的對(duì)稱性、晶體中的雜質(zhì)和缺陷、晶體的電導(dǎo)率、晶體的彈性和自發(fā)極化的數(shù)值等，此外疇結(jié)構(gòu)還要受到晶體制備過程中的熱處理、機(jī)械加工以及樣品的幾何形狀等因素的影響。 15. 如果晶體本身的正、負(fù)電荷中心不相重合，即晶胞具有極性，那么，由于晶體構(gòu)造的周期性和重復(fù)性，晶胞的固有電距便會(huì)沿著同一方向排列整齊，即晶體處在高度的極化狀態(tài)下，由于這種極化是外場(chǎng)為零時(shí)自發(fā)地建立起來，因此稱為自發(fā)極化。 16. 描述電滯回線最重要的參數(shù)是自發(fā)極化強(qiáng)度和矯頑電場(chǎng)強(qiáng)度 第四章 材料的光學(xué)性能 1. 發(fā)光輻射的波長(zhǎng)由材料的雜質(zhì)決定，也就是決定于材料的能帶結(jié)構(gòu)。（a）試確定ZnS中使電子激發(fā)的光子波長(zhǎng)（Eg=3.6eV）；（b）ZnS中雜質(zhì)形成的陷阱能級(jí)為導(dǎo)帶下的1.38eV，試計(jì)算發(fā)光波長(zhǎng)及發(fā)光類型。 2. 假設(shè)X射線源用鋁材屏蔽，如果要使95%的X射線能量不能穿透它，試決定鋁材的最小厚度。設(shè)線性吸收系數(shù)為0.42cm-1。 3. 本征硅在室溫下可作為紅外光導(dǎo)探測(cè)器材料，試確定探測(cè)器的最大波長(zhǎng)。 4. 光信號(hào)在芯部折射率為1.50的光線中傳播10km，其絕對(duì)延時(shí)是多少？ 5. 6. 一階躍光線芯部折射率為1.50，包覆層的折射率為1.40，試求光從空氣中進(jìn)入芯部形成波導(dǎo)的入射角。 7. 試說明本章中出現(xiàn)光源的種類。 8. 試說明n=的物理意義。 9. 為什么目前光通訊中選擇其信號(hào)光源的波長(zhǎng)多為1.3μm？ 10. 試舉例說明非線性光學(xué)材料變頻的應(yīng)用。 11. 半導(dǎo)體激光器及其發(fā)展中的量子阱激光器的特點(diǎn)是什么？ 12. 熱釋電紅外探測(cè)器較之光子型探測(cè)器有什么異同？ 13. 14. 有人預(yù)言飛機(jī)的機(jī)載設(shè)備將要光子化，請(qǐng)根據(jù)你的資料調(diào)查，報(bào)告一下目前的進(jìn)展情況。 15. 舉例說明電光效應(yīng)的應(yīng)用。 16. 試總結(jié)提高無(wú)機(jī)材料透明性的措施。 補(bǔ)充習(xí)題： 1. 為什么光致發(fā)光現(xiàn)象不會(huì)在金屬中產(chǎn)生？ 原因：因?yàn)樵诮饘僦校瑑r(jià)帶沒有充滿電子，低能級(jí)的電子只會(huì)激發(fā)到同一價(jià)帶的高能級(jí)。在同一價(jià)帶內(nèi)，電子從高能級(jí)躍遷回低能級(jí)，所釋放的能量太小，產(chǎn)生的光子的波長(zhǎng)太長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可見光范圍。 2. 名詞解釋：熒光材料 余輝現(xiàn)象 在某些陶瓷和半導(dǎo)體中，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的禁帶寬度不大不小，所以被激發(fā)的電子從導(dǎo)帶躍過禁帶回到價(jià)帶時(shí)釋放的光子波長(zhǎng)剛好在可見光波段，這樣的材料成為熒光材料。 如果熒光材料中含有一些微量雜質(zhì)，且這些雜質(zhì)的能級(jí)位于禁帶內(nèi)，相當(dāng)于陷阱能級(jí)，從價(jià)帶被激發(fā)的電子進(jìn)入導(dǎo)帶后，又會(huì)掉入這些陷阱能級(jí)。因?yàn)檫@些被陷阱能級(jí)所捕獲的激發(fā)電子必須先脫離陷阱能級(jí)進(jìn)入導(dǎo)帶后才能躍遷回價(jià)帶，所以他們被入射光子激發(fā)后，需要延遲一段時(shí)間才能發(fā)光，出現(xiàn)所謂的余輝效應(yīng)。 3. 一入射光以較小的入射角i和折射角r通過一透明玻璃板，若玻璃對(duì)光的衰減可以忽略不計(jì)，試證明透過后的光強(qiáng)為（1-m）2(m為反射系數(shù)) 4. 波長(zhǎng)λ=0.0708nm的x射線，其光子能量為多少？ 5. 一光纖的芯子折射率n1=1.62，包層折射率n2=1.52，試計(jì)算光發(fā)生全反射的臨界角 6. 7. 試解釋為什么碳化硅的介電系數(shù)與其折射率的平方相同，對(duì)KBr，會(huì)滿足平方關(guān)系嗎？為什么？所有的物質(zhì)在足夠高的頻率下，折射率等于1，試解釋之。 8. LiF和PbS之間的折射率及色散有什么不同？說明理由。 9. 攝影者知道用橙黃濾色鏡拍攝天空時(shí)，可增加藍(lán)天和白云的對(duì)比，若相機(jī)鏡頭和膠卷底片的靈敏度將光譜范圍限制在390nm-620nm之間，并將太陽(yáng)光譜在此范圍內(nèi)視為常數(shù)，當(dāng)色鏡波長(zhǎng)在550nm以后的光全部吸收時(shí)，天空的散射廣播被它去掉百分之幾呢？ 10. 余輝效應(yīng)是入射光引起的半導(dǎo)體發(fā)光效應(yīng)，而發(fā)光二極管是電場(chǎng)引起的半導(dǎo)體發(fā)光效應(yīng)。 第五章 材料的熱性能 1. 德拜熱容理論取得了什么成功？ 2. 何謂德拜溫度？有什么物理意義？對(duì)它有哪些測(cè)試方法？ 3. 何謂差熱分析？畫出共析鋼熱分析曲線，并分析亞共析鋼差熱分析曲線與其之區(qū)別。 4. 試計(jì)算銅在室溫下的自由電子摩爾熱容，并說明其為什么可以忽略不計(jì)。 5. 試用雙原子模型說明固體熱膨脹的物理本質(zhì)。 6. 已知亞共析鋼“921”的臨界溫度Ac1（725） 補(bǔ)充習(xí)題： 1. 2. 第六章 材料的磁性能 1. 試說明下列磁學(xué)量的定義和概念：磁化強(qiáng)度、矯頑力、飽和磁化強(qiáng)度、磁導(dǎo)率、磁化率、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁滯損耗、磁各向異性常數(shù)、飽和磁致伸縮系數(shù)。 2. 補(bǔ)充習(xí)題： 1. 填空題：根據(jù)原子磁矩轉(zhuǎn)變的方式，可將疇壁分為布洛赫壁和奈爾壁。 2. 自發(fā)磁化的物理本質(zhì)是什么?材料具有鐵磁性的充要條件是什么? 答: 鐵磁體自發(fā)磁化的本質(zhì)是電子間的靜電交換相互作用 材料具有鐵磁性的充要條件為: 1) 材料原子中具有未充滿的電子殼層,即原子磁矩不為零 2) 交換積分常數(shù)A > 0 3. 比較鐵磁體中五種能量的關(guān)系: 答:鐵磁材料的五種相互作用能分別為: 交換能Fex,磁晶各向異性能Fx,磁彈性能Fσ,退磁場(chǎng)能Fd和外磁場(chǎng)能FH 4. 用能量的觀點(diǎn)說明鐵磁體內(nèi)形成磁疇的原因 答:根據(jù)熱力學(xué)定律,穩(wěn)定的磁狀態(tài)一定是對(duì)應(yīng)于鐵磁材料內(nèi)總自由能極小值的狀態(tài).磁疇的形成和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài),也是對(duì)應(yīng)于滿足總的自由能為極小值的條件.對(duì)于鐵材料來說，分成磁疇后比分成磁疇前能量縮小,故鐵磁材料自發(fā)磁化后必然分成小區(qū)域的磁疇,使總自由能為最低,從而滿足能量最低原理.可見,退磁場(chǎng)能是形成磁疇的原因。 5. 如何理解鐵磁體中磁疇壁具有一定的厚度。(從能量的觀點(diǎn)分析) 6. 填空題：一般情況下，正尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體不具備亞鐵磁性。反尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體具備亞鐵磁性。 7. 填空題：許多物質(zhì)在放入外磁場(chǎng)H中時(shí)，感生出和H相同方向的磁性，磁化率大于零，但其數(shù)值也很小，約10-2---10-5,這種物質(zhì)稱順磁性。 22