材料物理性能复习资料.docx

《材料物理性能复习资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料物理性能复习资料.docx（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、材料物理性能复习资料材料物理性能复习资料 一 电学 1、 三种导电机理？ 经典自由电子理论、量子自由电子理论、能带理论 1、三种理论的主要特征 连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动、不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动、不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动，分别是经典自由电子理论、量子自由电子理论和能带理论这三种分析材料导电性理论的主要特征。 2、材料四要素？ 组成、结构、工艺、性能 2、 马基申定则及表达式？ 固溶体电阻率看成由金属基本电阻率(T)和残余电阻率残组成。不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。这一导电规律称为马基申定律 高温时金属的电阻率基本上取决于(T)，而在低温

2、时取决于残。残为决定于化学缺陷和物理缺陷而与温度无关的残余电阻率。残的大小就可以用来评定金属的电学纯度。常常采用相对电阻率(300K)/(4.2K)的大小来评定金属的电学纯度。 1、化学缺陷物理缺陷？ 化学缺陷：偶然存在的杂质原子及人工加入的合金元素的原子； 物理缺陷：指空位、间隙原子、位错以及它们的复合体。 2、材料产生电阻的本质？ 当电子波在绝对零度下通过一个理想的晶体点阵时，它将不会受到散射而无阻碍地传播，这时0，而为无穷大，即此时的材料是一个理想的导体。 只有在晶体点阵的完整性以及由于晶体点阵离子的热振动，晶体中的异类原子、位错和点缺陷等使晶体点阵的周期性遭到破坏的地方，电子波才会受到

3、散射，从而产生了阻碍作用，降低了导电性，这就是材料产生电阻的本质所在。 3、三种散射机制？ 电子-电子、电子-声子、电子-杂质 3、影响金属导电性的因素 1、温度对金属电阻的影响：低温下“电子电子”散射对电阻的贡献可能是显著的，但除低温以外几乎所有温度下大多数金属的电阻都取决于“电子声子”散射。 2、受力情况对金属电阻的影响：金属在压力的作用下，其原子间距缩小，内部缺陷的形态、电子结构、费米面和能带结构以及电子散射机制等都将发生变化，这必然会影响金属的导电性能。 3、冷加工对金属电阻的影响：由于冷加工使晶体点阵发生畸变和缺陷，从而增加了电子散射的几率。 4、晶体缺陷对电阻的影响 5、热处理(h

4、eat treatment)对金属电阻的影响 6、几何尺寸对电阻的影响 7、电阻率的各向异性 8、试用三种机制解释温度对金属电阻的影响？ 4、 固溶体的分类？ 按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体按溶质元素在固溶体中的溶解度，可分为有限固溶体和无限固溶体。但只有置换固溶体有可能成为无限固溶体。 1、固溶体的电阻与组元浓度的关系？ 在形成固溶体时，与纯组元相比，合金的导电性能降低了原因：纯组元间原子半径差所引起的晶体点阵畸变，增加了电子的散射，且原子半径差越大，固溶体的电阻也越大。这种合金化对电阻的影响还有如下几方面： 一是杂质对理想晶体的局部破坏； 二是合金化对能带结构起了

5、作用，移动费米面并改变了电子能态的密度和有效导电电子数； 三是合金化也影响弹性常数，因此点阵振动的声子谱要改变。 2、四探针法测量原理？ 设有一均匀的半导体试样，其尺寸与探针间距相比可视为无限大，探针引入点电流源的电流强度为I。因均匀导体内恒定电场的等位面为球面，故在半径为r处等位面的面积为2r2，则电流密度为j=I/2r2。电场强度E=j/=j=I/2r2,因此，距点电荷r处的电位为V=I/2r。公式为5、导体材料分类？ 晶体半导体、非晶半导体及有机半导体 晶体半导体：又分为元素半导体、化合物半导体、固溶体半导体； 1、价电子共有化运动？ 在半导体晶体中，由于原子之间的距离很小，使得每一个原

6、子中的价电子除受本身原子核及内层电子的作用外，还受到其他原子的作用。在本身原子和相邻原子的共同作用下，价电子不再是属于各个原子，而成为晶体中原子所共有 2、四大量子数 每一量子数表示什么？ 主量子数n、它可以取非零的即1，2，3n。 它决定电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近，并且是决定电子能量高低的主要因素。角量子数l轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。 磁量子数ml磁量子数决定原子轨道在空间的伸展方向，但它与电子的能量无关。第四个量子数自旋角动量量子数用符号si表示。它与n、l、m无关。电子本身还有自旋运动。自旋运动有两种相反方向 3、半导体特点:电阻率(在10-3109m) 、禁带

7、宽度Eg在0.23.5eV, 其电学性能总是介于金属导体(conductor)(109m，Eg3.5eV)之间。具有负电阻温度系数。 4、半导体中电子的能量状态能带：在半导体晶体中，由于原子之间的距离很小，使得每一个原子中的价电子除受本身原子核及内层电子的作用外，还受到其他原子的作用。在本身原子和相邻原子的共同作用下，价电子不再是属于各个原子，而成为晶体中原子所共有。 5、本征半导体：纯净的无结构缺陷的半导体单晶。 6、本征载流子的浓度： 7、本征半导体的导电机制？ 在绝对零度和无外界影响的条件下，半导体的空带中无电子，即无运动的电子，当温度升高或受光照射时，也就是半导体受到热激发时，共价键中

8、的价电子由于从外界获得了能量，其中部分获得了足够大能量的价电子就可以挣脱束缚，离开原子而成为自由电子。在能带图中，即一部分满带中的价电子获得了大于Eg的能量，跃迁到空带中去。这时空带中有了一部分能导电的电子，称为导带。而满带中由于部分价电子的迁出出现了空位置，称价带。 8、本征半导体的迁移率和电阻率？ 迁移率：但在外电场的作用下，电子将逆电场方向运动，空穴将顺电场方向运动，从而导电成为载流子。载流子定向漂移运动的平均速度为一个恒定值，并与电场强度成正比。这个比值即为迁移率。 电阻率：单位电场下电流密度的倒数1、本征半导体的电学特性？ (1) 本征激发成对地产生自由电子和空穴,所以自由电子浓度和

9、空穴浓度相等,都是等于本征载流子的浓度ni。 ni和Eg有近似反比关系，硅ni与温度成近似正比，故温度升高时，ni就增大。 ni与原子密度相比时极小的，所以本征半导体的导电能力很微弱。 8、N型半导体：由于自由电子的浓度大，故自由电子称为多数载流子：受主杂质接受价电子产生空穴的作用，使空穴浓度大大提高，故空穴为多数载流子 10、NP型半导体的导电机制及能带示意图? N型：在本征半导体中掺入五价元素的杂质时，它的四个价电子与周围的四个硅原子以共价键结合后，还余下一个价电子。这个价电子能级ED( D: donor) 非常靠近导带底，比Eg小得多。在常温下，每个掺入的五价元素原子的多余价电子都具有大

10、于的能量，都可以进入导带成为自由电子，因而导带中的自由电子数比本征半导体显著地增多。把这种五价元素称为施主杂质，ED为施主能级，称为施主电离能。图 P型：在本征半导体中，掺入三价元素的杂质，就可以使晶体中空穴浓度大大增加。三价元素形成的允许价电子占有的能级EA 非常靠近价带顶，即远小于Eg。在常温下，处于价带中的价电子都具有大于的能量，都可以进入EA能级。所以每个三价杂质元素的原子都能接受一个价电子，而在价带中产生一个空穴。这种三价元素称为受主杂质，EA称为受主能级，称为受主电离能。图 6、N型半导体和P型半导体统称为杂质半导体，与本征半导体相比，具有如下特征？ 掺杂浓度与原子密度相比虽很微小

11、，但是却能使载流子浓度极大地提高，导电能力因而也显著地增强。掺杂浓度愈大，其导电能力也愈强。 掺杂只是使一种载流子的浓度增加，因此杂质半导体主要靠多子导电。当掺入五价元素时，主要靠自由电子导电；当掺入三价元素时，主要靠空穴导电 1、PN结阻挡层形成过程? 1、 载流子的浓度差引起载流子的扩散运动 在PN结中，P区中的空穴浓度远大于N区中的空穴浓度，同时，N区中的自由电子浓度远大于P区中的自由电子浓度。即在PN结的两边，由于存在着载流子分布的浓度差，这就必然会引起载流子的扩散运动。P区中的空穴将向N区扩散，N区中的电子将向P区扩散。 2、 扩散运动形成空间电荷区 在扩散运动进行之前，整个晶体中的

12、任何一部分都是中性的，但随着多数载流子扩散运动的进行，在交界面附近的P区和N区的电中性状态被打破。由于P区中的空穴扩散到了N区，故在交界面附近的P区中就只留下了带负电荷的受主杂质离子。同样，由于N区中的电子扩散到了P区，在交界面附近的N区就只留下了带正电荷的施主杂质离子。这些离子被束缚在晶格结构中，不能自由移动，于是在交界面处形成了一层很薄的空间电荷区。 3、内电场使扩散与漂移达动态平衡 PN结特性：单向导电性加正向电压多子扩散正向电流较大加反向电压少子漂移电流几乎不变化 7、绝缘体主要的电性能： 1、绝缘体的定义？对绝缘体的性能要求？电介质的四大性能和四大基本参数？ 指电阻率大于109用来限

13、制电流使它按一定的途径流动的材料，另外还有利用其“介电”特性建立电场以贮存电能的材料。绝缘体的性能要求：具有足够高的耐电强度，以经受住导体间的高电场。具有足够高的绝缘电阻，以防止跨越导体的漏泄电流。 具有良好的耐电弧性，以防发生飞弧损坏。必须能在环境危害的条件下保持其完整性。必须具有足够的机械强度，以抗振动和冲击。 绝缘体主要的电性能：介电常数；耐电强度；损耗因数；体积和表面的电阻率 2、电介质的定义及基本属性？电介质和金属导体对电场的影响有何不同？电介质的分类？ 电介质：在电场作用下具有极化能力并在其中长期存在电场的一种物质。基本属性：具有极化能力；其中能够长期存在电场金属以传导的方式来传递

14、电的作用和影响。电介质以电极化方式来传递和记录电的影响。电介质按其分子中正负电荷的分布状况可分为： 中性电介质：偶极电介质：离子型电介质从电学性质看电介质的分子可分为两类：无极分子和有极分子 3、电介质极化的定义？简述介质极化的四种基本形式？四种极化形式极化时间的大小关系？ 电介质极化：在电场的作用下，其内部的束缚电荷所发生的弹性位移现象和偶极子的取向现象。 介质极化的4种基本形式： 电子位移极化在电场作用下，构成介质原子的电子云中心与原子核发生相对位移，形成感应电矩而使介质极化的现象。电子位移极化的形成过程很快，仅需10-1410-16s。它的极化是完全弹性的 离子位移极化在离子晶体中，处于

15、晶格结点上的正负离子也要在电场作用下发生相对位移而引起极化，这就是离子式极化，又称离子位移极化。1、离子弹性位移极化：这种极化只存在于离子键构成的晶体中，且极化过程也很快，约10-1210-13s。2、离子松弛式位移极化：极化建立过程较长，约10-210-5s。 固有电矩转向极化有外电场时，由于偶极子要受到转矩的作用，有沿外电场方向排列的趋势，而呈现宏观电矩，形成极化。偶极子不能恢复原状，极化所需较长，约10-210-10s。 空间电荷极化在一部分电介质中存在着可移动的离子。在外电场作用下，正离子将向负电极侧移动并积累，而负离子将向正电极侧移动被积累，这种正、负离子分离所形成的极化。极化所需时

16、间最长，约10-2s。 4、电介质的介电常数：、 5、什么是介电损耗？引起电介质介电损耗的两大因素是？ 电介质在外电场作用下，其内部会有发热现象，这说明有部分电能已转化为热能损耗掉，这种介质内的能量损耗称为介质损耗。这种损耗是由电导作用和极化作用引起的。 6、什么是电介质的击穿？与气体和液体电介质相比，固体电介质击穿的特点？固体电介质击穿的类型？简述多孔陶瓷材料的局部放电击穿过程。 固体电介质的击穿就是在电场作用下伴随着热、化学、力等等的作用而丧失其绝缘性能的现象。与气体和液体电介质相比，固体电介质击穿有以下几个特点： (1) 固体介质的击穿强度比气体和液体介质高，约比气体高两个数量级，比液体

17、高一个数量级左右；(2)固体通常总是在气体或液体环境媒质中，因此对固体进行击穿试验时，击穿往往发生在击穿强度比较低的气体或液体媒质中，这种现象称为边缘效应。(3)固体电介质的击穿一般是破坏性的，击穿后在试样中留下贯穿的孔道、裂纹等不可恢复的伤痕。固体电介质击穿的类型：电击穿、热击穿、局部放电击穿、其他击穿机制大部分陶瓷材料中存在着相当大的气孔，其直径可达几个微米。这些气孔在电场作用下，特别是高频电场作用下，将发生强烈的游离，而且气孔的直径愈大，游离电压愈低。在高频电压下，由于气孔中的强烈游离，产生大量的热量，使得气孔附近局部区域过热，在材料中产生相当高的内应力。当热应力超过一定限度时，材料因丧

18、失机械强度发生破坏，以致失去抗电能力，造成“击穿”。 7、固体电介质的击穿？ 固体电介质的击穿就是在电场作用下伴随着热、化学、力等等的作用而丧失其绝缘性能的现象。 8、什么是热击穿？ 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、对流和辐射所能散发的热量时，试样中的热平衡就被破坏，试样温度不断上升，最终造成介质永久性的热破坏，这就是热击穿。 9、引起电-机械-热击穿的原因？ 气孔在电场作用下，特别是高频电场作用下，将发生强烈的游离，而且气孔的直径愈大，游离电压愈低。在高频电压下，由于气孔中的强烈游离，产生大量的热量，使得气孔附近局部区域过热，在材料中产生相当高的内应力。

19、当热应力超过一定限度时，材料因丧失机械强度发生破坏，以致失去抗电能力，造成“击穿”。这种击穿往往发生在质地疏松、介电常数高的材料中。 7、超导电性、超导体、超导态的定义？超导体的分类？请简单描述两类超导体的性质？ 超导电性：在一定条件下材料的电阻突然消失的现象。 材料失去电阻的状态称为超导态，具有超导态的材料称为超导体。存在电阻的状态称为正常态。 超导体分为两类：第一类超导体的超导临界温度随着磁场强度的增加而下降。当磁场强度超过某一临界值Hc时，磁力线就会穿过这类材料，使其不再呈现超导性。只有温度和磁场都在由Tc和Hc组成的二维区域内，第一类超导体才会呈现超导性。 大多数超导体都属于第二类超导

20、体。当磁场强度增加时，这类超导体从完全超导体先转变为混合状态导体，最后转变为普通导体。在某一磁场强度下，有可能材料表面是超导体，而材料内部却是普通导体。第二类超导体的Tc和Hc通常都大于第一类超导体。 1、超导的三大特性？ 1、临界温度Tc；2、临界磁场Hc(T)；3、临界电流Jc 2、简述压电效应的定义及分类？ 在某些晶体的一定方向上施加压力或拉力，则在晶体的一些对应的表面上分别出现正、负电荷，其电荷密度与施加的外力的大小成正比。 3、压电效应分类:正压电效应:由于机械力的作用而使介质发生极化的现象。 逆压电效应:外电场加在晶体上，改变其极化状态，晶体的形状也将发生变化。纵向压电效应：电位差

21、的方向与压力和拉力的方位一致。横向压电效应：电位差的方位与施力的方位垂直。 4、机电耦合系数K？ 机电耦合系数是综合反映压电陶瓷材料性能的参数，是衡量材料压电性能好坏的一个重要物理量。它反映压电陶瓷材料的机械能与电能之间的耦合效应，可用下式来表示机电耦合系数K，即 8、热释电效应 1、什么是热释电效应？请解释热释电体对外不显示电性的原因，温度改变显电性？产生热释电效应的必要条件？ 在某些绝缘物中，由于温度变化而引起电极化状态改变的现象即为热释电效应。 原因：因为自发极化所建立的电场吸引了晶体内部和外部空间的异号自由电荷，在试样的表面形成一个表面电荷层。结果自发极化建立的表面束缚电荷被外来的表面

22、自由电荷所屏蔽，束缚电荷建立的电场被抵消。因此对外不显示电性。 但这种自发极化却很容易受温度的影响。一旦温度升高，极化强度减小，屏蔽电荷跟不上极化电荷的变化，而显示极性，温度下降后，极化强度增大，屏蔽电荷跟不上极化电荷的变化，故显示相反的极性 产生热释电效应的必要条件：晶体具有单极轴或自发极化 2、铁电体自发极化的含义？ 自发极化能被外电场重新定向 3、简述压电体、热释电体、铁电体的特征及关系？ 压电体：无对称中心，不具有自发极化在电场作用下不能够转向 热释电体：无对称中心，具有自发极化在电场作用下不能够自发转向 铁电体；无对称中心，具有自发极化在电场作用下能够转向 关系图： 9、铁电体 铁电

23、体：具有电畴结构和电滞回线的晶体 1、电畴的定义及分类？什么是驻极？ 铁电体中偶极子有序排列、自发极化方向一致的区域。 根据晶粒中电畴的数量，可分为单畴和多畴两种。根据电畴之间的夹角大小，铁电材料中的电畴可分为180畴、90畴、60畴、120畴、71畴、109畴等。 驻极，即把适当电介质高温加热并置于强电场，而后冷却 2、铁电体的特征：具有居里点，其自发极化能因外电场而重新取向，铁电体只有在极化之后才能表现出热释电效应。具有电畴结构和电滞回线 二、磁学 1、磁化强度和磁极化强度的定义？什么是基本磁化曲线？ 单位体积的总磁矩定义为磁化强度单位体积的磁偶极矩的矢量和定义为磁极化强度： 对原先不存在

24、宏观磁性的材料施加一个由零逐渐增大的磁场，则对不同的材料都得一不同的MH曲线。 2、物质磁性的分类？ 按照物质对磁场反应的类型和大小分为下述几类： 发生强烈吸引的物质：铁磁体 在弱磁场下发生轻微吸引，在强磁场下变为铁磁体：亚铁磁体发生轻微吸引的物质：顺磁性体 轻微排斥的物质：抗磁性体强烈排斥的物质：完全抗磁性体 Mr称为剩余磁化强度、Mr和Hc都是对材料组织敏感的磁参数 5、磁介质：能磁化的物质 6、磁化理论：？ 1、分子电流观点：物质中的每个磁分子都相当于一个环形电流，无外磁场时，各分子环流取向杂乱无章，作用抵消，不显磁性。当施加外磁场后，分子电流的磁矩将沿磁化场排列起来，而呈现出宏观磁性

25、2、等效磁荷观点：材料的磁分子就是磁偶极子，未磁化时各磁偶极子取向呈无序状态，其偶极矩的矢量和，故不显磁性。当施加外磁场后，磁偶极子受外磁场作用转向外场方向，由于材料内部磁偶极子的这种“整列”，使得材料的两端呈现出磁极的性质。 3、磁极化强度：单位体积的磁偶极矩的矢量和定义为磁极化强度4、磁化难易程度的表征：1、磁化率:研究材料磁性的基本任务是确定材料的磁化强度M与外磁场强度H和温度T的关系，即确定磁状态Mf(H,T)，在给定的外界条件下，若所研究的材料各向异性，且MH，则上述关系可表为 2、磁导率当物质被磁化以后必然会反过来影响物质所在处得磁场，使其发生相应的变化。当外磁场增加时磁感应强度增

26、加的速率。在工程技术上用来表示铁磁材料磁化难易程度的不是磁化率而是磁导率。.5、磁化曲线和磁滞回线: 磁性材料的磁化曲线和磁滞回线是材料在外加磁场时表现出来的宏观特性。铁磁体具有很高的，即使在微弱的H下也可以引起激烈的磁化并达饱和。 H=0时Mr称为剩余磁化强度。欲将M减小到零，必须再加一反向磁场Hc。此Hc称为磁矫顽力。继续增大反向磁场到-Hs，磁化强度将达到-Ms，这样经a点到d点并返回到a点，磁化状态变化了一周，得到了一个关于原点对称的闭合曲线，称磁滞回线。 回线所围的面积表征了磁滞损耗。磁滞现象表明，技术磁化过程和材料中存在的不可逆变化有着重要的联系 、Mr和Hc都是对材料组织敏感的磁

27、参数，它们不但决定于材料的组成，而且还受显微组织的粗细、形态和分布等因素的强烈影响，即与材料的制造工艺密切相关，是材料磁滞现象的表征。不同的磁性材料具有不同的磁滞回线，从而使它们的应用范围也不同。 6、软磁与硬磁从磁滞回线有什么特征？ 具有小Hc 具有大的Mr和Hc、低的短粗形磁滞回线的材料适宜作硬磁材料； 7、剩余磁化强度？ 8、磁矫顽力？ 9、磁滞回线的物理量? 7、原子的磁矩的组成包括哪几部分？ 原子的磁矩主要由电子的磁矩组成，而电子的磁矩又是其轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 1、原子总磁矩的计算公式： g是朗德因子，J是原子总角量数，L是原子总轨道角量子数，S是原子总自旋量子数。 洪德法则

28、：在LS耦合的情况下，对那些次电子层未填满电子的原子或离子，在基态下，其总角量子数J与总轨道量子数L和总自旋量子数S的取值为： 在未填满电子的那些次电子层内，在泡利原理允许的条件下，总自旋量子数S取最大值，总轨道量子数L也取最大值； 次电子层未填满一半时，原子总角量子数J=LS；次电子层满一半或满一半以上时，原子的总角量子数J=L+S。 例：Fe的未满层电子是3d6，该层电子对原子磁矩有贡献： n=3，l=2, ml=0,+1,+2 S=51/211/2=2 L=ml=2+1+0+(-1)+(-2)+2=2 g=1.5 , PJ=6.7B 8、铁磁性产生的充要条件？ 原子内部要有未填满的电子壳

29、层，Rab/r3使A0。 9、磁畴：未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域 磁畴结构是如何形成的？ 从唯象理论看，静磁能、交换能、磁各向异性能、磁弹性能等总和取最小值是其决定条件 磁畴的形成是能量最小原则的必然结果。形成磁畴是为了降低系统的能量。因磁畴结构受交换能、磁晶能、磁弹性能、畴壁能和退磁能的影响，平衡状态时的磁畴结构，应使这些能量之和为最小值。 10、抗磁产生的原因？ 11、抗磁性的来源？物质的抗磁性和抗磁体的区别？ 原子的磁矩取决于未填满壳层电子的轨道磁矩和自旋磁矩。，当有外磁场作用时，即使对于那种总磁矩为零的原子也会显示出磁矩来。这是由于电子的循轨运动在外磁场的作用下产生了

30、抗磁磁矩P的缘故。物质的抗磁性不是由电子的轨道磁矩和自旋磁矩本身所产生的，而是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的 任何物质在外磁场作用下都要产生抗磁性。但应注意，这并不能说任何物质都是抗磁体，这是因为原子除了产生抗磁磁矩外，还有轨道磁矩和自旋磁矩产生的顺磁磁矩。在此情况下只有那些抗磁性大于顺磁性的物质才能称为抗磁体。凡是电子壳层被填满了的物质都属抗磁体 12、简述磁化率测量的原理？ 抗、顺磁磁化率的测量一般是采用磁秤法，即通过试样在非均匀磁场中的受力情况来确定它的磁化率。将试样4放入磁极的间隙中，在不均匀的磁场中当试样被磁化以后将沿方向受到一个力F，且式中，为试样的磁化率，V为试

31、样的体积，H是磁场强度，dH/d是沿方向的磁场梯度。 13、铁磁质的磁化与抗、顺磁质磁化的区别？铁磁性产生的充要条件？简述铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性的区别？ 铁磁物质的磁化，不像抗、顺磁那样与磁场成正比，而是一种很复杂的曲线关系，并且存在磁饱和与磁滞现象。抗、顺磁质磁化是可逆的，而铁磁质是不可逆的，交变磁化时形成磁滞回线。抗、顺磁质磁化较困难，而铁磁质则非常容易。铁磁性产生的充要条件是：原子内部要有未填满的电子壳层，Rab/r3使A0。前者指的是原子的本征磁矩不能为零，后者指的是要有一定的晶体点阵结构。 14、磁畴的定义？简述铁磁体形成磁畴结构的原因 未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小

32、区域。 磁畴的形状、尺寸、畴壁的类型与厚度总称为磁畴结构。 磁畴的形成是能量最小原则的必然结果。形成磁畴是为了降低系统的能量。因磁畴结构受交换能、磁晶能、磁弹性能、畴壁能和退磁能的影响，平衡状态时的磁畴结构，应使这些能量之和为最小值。 15、电子自旋磁矩 主量子数n 它可以取非零的任意正整数，即1，2，3n。 它决定电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近，并且是决定电子能量高低的主要因素。n1时，电子离核的平均距离最近，能量最低。n愈大，电子离核的平均距离愈远，能量愈高。所以n也称电子层数 角量子数 它的取值受主量子数的限制，它只能小于n的正整数并包括零，即l可以等于0、1、2、3，共可取

33、n个数值。 按光谱学的习惯，l0时，用符号s表示，l1时，用符号p表示，l2时，用符号d表示，l3时用符号f表示等等。 磁量子数ml 它的取值受轨道角动量量子数的限制。即m可以等于0、+1、+2，+l等整数。所以，磁量子数共有个数值。 磁量子数决定原子轨道在空间的伸展方向，但它与电子的能量无关。例如l1时，磁量子数可以有三个取值，即m0、+1，说明p轨道在空间有三种不同的伸展方向，即共有三个p轨道。但这3个p轨道的能量相同，即能级相同，称为简并或等价轨道。 自旋角动量量子数上述三个量子数的合理组合决定了一个原子轨道。但要描述电子的运动状态还需要第四个量子数自旋角动量量子数，用符号si表示。它与

34、n、l、m无关。电子本身还有自旋运动。自旋运动有两种相反方向 1、分别用自旋角动量量子数+1/2和-1/2两个数值表示，也可用正反两个箭头符号和表示。 2、两个电子的自旋方向相同时称为平行自旋，反之称为反平行自旋。 3、一个电子的运动状态需要有四个量子数才能表示 例子： 已知基态Na原子的价电子处于最外层3s亚层，试用n、l、m、si量子数来描述它的运动状态。 解 最外层3s亚层的n = 3、l = 0、m = 0，所以它的运动状态可表示为3，0，0，+1/2。 16、磁化率的自发极化？ 铁磁质的自发磁化是由于电子间的静电相互作用而产生的。根据键合理论，当原子相互接近形成分子时，电子云要相互重叠，电子要相互交换位置，即发生交换作用。这种交换所产生的静电作用力称为交换力，交换力的作用迫使相邻原子的自旋磁矩产生有序的排列。 因交换作用而产生的附加能量称为交换能，用EC表示，且 A是交换能积分常数，Sa、Sb是相邻原子间的电子自旋角动量。 根据能量最小原理，当交换能积分常数A为正时，为了使交换能最小，相邻原子间的电子自旋角动量Sa、Sb必须同向平行排列。这样就导致了铁磁质内部相邻磁矩要同向平行排列，这就是自发磁化的起因。