材料物理复习题Word文档格式.docx

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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，形成感应偶极矩，这就是离子位移极化。

固有偶极子取向极化：

分子具有固有电矩，而在外电场作用下，电矩的转向所发生的电极化称为转向极化Pd。

空间电荷（其它极化机构）

5压电性，热释电性，铁电性

压电效应：

对于不存在对称中心的异极晶体，加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，同时，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种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。

反之，如果把外电场加在这种晶体上，改变其极化状态，晶体的形状也将发生变化，这就是逆压电效应。

二者统称为压电效应。

热释电性：

当晶体的温度T均匀变化时，晶体的自发极化强度矢量Pi也随之发生变化。

晶体的热释电效应可用以下关系给出：

dPi=pidT。

其中pi称为热释电常数，其单位为C/cm2*K，p把自发极化强度矢量P与标量T联系起来。

铁电性：

铁电体是指这样一些晶体，它们在某些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方向。

铁电性是在热释电性的基础上可重新定向的性质。

6材料磁性分类

根据磁化率的大小，分为：

抗磁性、顺磁性、反磁性、铁磁性、亚铁磁性。

7波尔磁子

μ=eh/2m=9.273*10-24A*m2，称玻尔磁子，是理论上最小的磁矩，经常作为磁矩的单位使用。

8固体的能带模型

能带的能量是量子化的,越迁能级,从基态到激发态,电子具有的能量间断,从一个到另外一个能级。

不全列。

。

半开放

能带理论是单电子近似理论，即个电子的运动基本上可以看成是相互独立的，每个电子是在具有晶格周期性的势场中运动，这个周期性势场包括原子实以及其它电子的平均势场。

能带理论是在量子自由电子理论的基础上，考虑了离子所造成的周期性势场的存在，从而导致电子在金属中的分布特点，并建立了禁带的概念。

能带中电子排布服从原则：

一、泡利不相容原则；

二、能量最小原理。

基本的能级结构包含：

满带、价带、空带、禁带。

能带结构有金属的、半导体的、绝缘体的。

9晶粒，界面，表面

晶粒:

结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状，称晶粒。

界面：

相界面，不同点阵形成的分界区域

表面：

固体、气体、液体与环境接触的面

10滞弹性，范性

滞弹性：

可逆的但与加载时间有关的固体力学性质，称为滞弹性。

范型：

不可逆的变化，称为范型形变。

11铁电体的有序无序相变

在有些铁电体中，某种原子或原子团有两个或几个平衡位置。

在顺电相，原子或原子团在这些位置的分布式无序的。

在铁电相，它们的分布有序化，即择优的占据其中某个平衡位置，从而产生自发极化。

由于相变是原子或原子团分布有序化的结果，所以称有序无序相变。

许多水溶液的铁电体都发生有序无序相变。

以磷酸二氢钾为例，它自发极化的铁电性是由于质子的有序化造成的。

12激子，极化子

在离子晶体中，可以同时出现电子和空穴。

电子的电量荷为-e,空穴的电量为+e。

因此，一个传导电子和一个传导空穴就有可能相互束缚，形成一个类氢原子。

这样的一对粒子的相互束缚态，被称为激子。

当传导电子在晶体中运动时，将带着这种晶格畸变一起运动；

后者成为一个晶格畸变极化波。

一个传导电子以及和它相互束缚的晶格畸变极化波的整体，被称为极化子。

13固体能带

与8题一样；

根据布洛赫定理得到波函数相应的能量值组成一些连续的能带，将一维情况讨论的布洛赫定理推广到三维，即可得到晶体的能带。

波矢量k的连续变化给出了连续的能谱，就是能带。

14金属的结构特点

金属是又金属键结合而成的，而金属键的特征在于没有明显的方向性和饱和性，所以金属没有单独存在的原子，通常以元素符号代表金属单质的化学式。

因此在第一级近似下，可将金属的原子看为相互吸引的钢球。

相互作用能最低的条件，使这些球体倾向于密集的排列，形成所谓的密集结构，具有较高的配位数和大的密度。

金属晶体是金属离子沉浸在运动的“电子海”中，使得金属具有良好的导电与传热性。

自由电子能吸收可见光，并将能量向四周散射，使得金属不透明，具有金属光泽。

由于自由电子的流动性，当金属受到外力时，金属原子之间容易相对滑动，表现出良好的延性和展性。

15极化的微观机制

与第四题一样

16金属范性及成因

与弹性形变是相对的。

成因：

晶体学面上沿晶体学方向的滑移发生造成的。

17铁族离子的轨边淬灭

铁族粒子的轨道角动量淬灭！

与郎德因子的原始公式比，过度金属离子和铁族离子的表达式中轨道角动量L=0，此时总动量J和自旋量子数S相等，郎德因子等于2。

总之，将过渡金属离子和铁族离子的永久磁矩μm和永久磁矩p的表达式比，轨道角动量L消失了，这种现象称为过渡金属离子和铁族离子的轨道角动量的淬灭。

二、论述题

1、描述金属的内耗过程，讨论内耗实验物理意义（内耗峰，弛豫时间，频率及温度关系和结构因素）。

讨论内耗实验物理意义？

开放，重点讨论实验物理意义！

~：

冯端：

《金属物理学》

内耗峰：

内耗能量的极值

弛豫时间：

滞弹性应变e=e'

+e'

'

（1-et/t）,使第二项为e'

的（1-1/e）倍所对应的时间t=t称为该体系弛豫时间。

欠缺,再找找

2、正常电介质击穿场强EB随b（厚度）增大而减小，试分析之。

正常电解质结构是不均匀的。

材料结构的不均匀性使介质击穿的许多规律不完全适用。

薄试样的EB比厚试样的要大得多，这是由于薄试样比较均匀，疵点少的缘故。

随着试样d增到，疵点（气孔）增多，比较薄样大。

这些气孔在电场作用下，将发生强烈有利，且气孔直径愈大，游离电压愈低。

由于强烈游离，产生大量热，使气孔局部区域过热，材料中产生相当高内应力。

当热应力强过一定限度时，材料丧失机械强度发生破坏，以致失去抗电能力，造成击穿。

因此正常电介质击穿场强EB随b（厚度）增大而减小。

3、Fe3+，3d5，V3+3d2，电子组态，求基态及有效玻尔磁子数，试根据相关数据说明轨道角动量淬灭。

Fe3+，3d5，

S=5*1/2=2.5,

L=0,轨道角动量淬灭

J=|L-S|=2.5,

基态为：

6S5/2

左上边位2S+1，由下表为J

L:

0123456……

对应符号:

SPDFGHI……

g=1+（J（J+1）-L（L+1）+S（S+1））/（2J（J+1））=2

玻尔磁子数为：

g乘以根号下（J（J+1））=5.92

实测值为5.9，与淬灭理论值一样

V3+3d2

S=2*1/2=1,

L=1+2=3,

J=|L-S|=2,

3F2

g=1+（J（J+1）-L（L+1）+S（S+1））/（2J（J+1））=

g乘以根号下（J（J+1））=1.63

与实测值2.8相差较远，由淬灭理论得：

P=g乘以根号下（S（S+1））=2.83

由以上数据得知

Fe3+，3d5为单态，L=0，轨道角动量淬灭；

V3+，3d2为简并态L!

=0，轨道角动量部分淬灭。

4、洛仑兹有效场，并讨论洛仑兹灾难。

有那么点开放啊

洛伦兹有效场：

对于最简单情形，不考虑粒子的电矩之间相互作用，则促使粒子极化的电场就是宏观的外加电场。

这样，介质的静电极化强度P就是电子云位移极化、离子位移极化、固有偶极子取向极化三部分极化强度之和。

在外场E的作用下，在球以外的介质作为连续介质处理，其在球心上产生的电场记为E1。

球内的介质在球心上产生的电场记为E2，则有效场为：

E=E+E1+E2。

洛伦兹灾难：

当加压到一定程度后，即使外电场E=0，P也不为0，即不带电体开始带电。

以水为例：

当水分子具有电矩，其极化率a主要来源于偶极子取向极化的贡献，a=ad=P02/3kT,代入E1=4πP/3得：

当温度下降至TC=NP02/9ke时，P=NaE/（1-Na/3e0）中的分母为0。

此时即使外电场E=0，水也会由于温度下降而出现极化，及P!

=0。

以水的N=3.3*1022cm-3,P0=1.87则Tc约等于1200K，即水在未冷却至室温就出现了自发极化，显然这样并不符合实际，因此洛伦兹有效场存在局限性。

5、顺磁性半经典理论，推导居里外斯定理。

并根据居里外斯的内场假设，用图解法讨论铁磁性。

1.半经典理论：

a.量子理论

J从-J到J，所uJ的取向飞任意而是2J+1个方向量子化的。

式中MJ取-J到J之间的整数半整数

b.波尔兹曼统计，在T时顺磁离子的沿磁场方向平均磁矩。

离子处于在磁量子数为MJ的能级的几率正比于exp（MJ

）

2.居里外斯定理：

因T>

Tc，

<

1，H

则磁化强度

以

代入，经整数得

，c为居里常数，Tp为顺磁居里温度。

由

即得到居里外斯定理表达式：

3.

内场假设：

铁磁物质内包含很多小区域，即使没有外磁场，这些区域内也存在自发磁化强度，每个小区域一个磁畴，不同磁畴有不同的磁畴方向，整个铁磁体的磁化强度是各个磁畴磁化强度的矢量和，无外场是B=0。

磁畴内部的磁化强度，源自内部本征磁矩的平行排列，即磁畴内存在内场。

按半经典理论，其自发磁化强度Ms=NguBJBJ（y）;

y=guJλMs/kT

T=Tc时，对应Ms=0，y=0；

T<

Tc时，Ms在线性方程和BJ（y）函数中有同时满足的点对应T下的M，即表现出铁磁性；

T>

Tc时，Ms在线性方程和BJ（y）函数去交汇点，无Ms即顺磁性。

6、极化弛豫的物理意义，讨论双位阱越障运动极化弛豫过程的实验物理意义。

1.

A.物理现象：

微观粒子相互作用交换能量，热环境中的能量分布规律表征

B.过程完成：

微观粒子相互作用交换能量，从一个稳定的能量分布到另一个稳定的能量分布

C.决定因素：

内部结构微观粒子间相互作用性

D.作用：

1.结构内的相互作用信息，2.电偶极矩作用形态对性能作用

E.相应响应状态：

1.共振，吸收，散射——光谱，波普；

2.弛豫响应：

相互作用特别强