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1、材料物理复习题此为复习题，只能作为参考，如需高分，同志仍需努力 一概念题： 1晶体的结合力类型 离子键、共价键、金属键、极化键 2表面结构中的奇异面和临位面 奇异面：晶面法线方向和极图的奇异取向吻合，相当于表面能系数最低的面，通常是密排的低指数面。在低温下这类固汽表面再原子尺度上是光滑的。 邻位面：取向上和奇异面只有小角度的偏离。从能量考虑，这一类的面将为平台-台阶式的表面，平台的取向和奇异面的一致。在低温下这类固汽表面在原子尺度上是准光滑的。 3金属的内耗 通过周期应力、应变，甚至在与外界完全隔离的条件下，它的机械能也会转变为热能，能耗在材料内部，使振动衰减和停止，这种能量损耗和振动衰减现象
2、称为内耗。 4极化机制 分子的极化机制有三种： 电子云位移极化：由于电场的作用，构成它的原子、离子中的电子云将发生畸变，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，原子具有了一定的电偶极矩，这种电极化常被称为电子的位移极化Pe。 离子位移极化：在离子晶体和玻璃等无机电解质中,正、负离子处于平衡状态，其偶极矩的矢量和为零。但这些离子，在电场作用下，除了离子内部产生电子位移计划外，离子本身将发生可逆的弹性位移。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
3、的电极化称为转向极化Pd。 空间电荷 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
4、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 B=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
5、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，
6、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
7、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 半开放 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
8、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 分子的极化机制有三种： 电子云位移极化：由于电场的作用，构成它的原子、离子中的电子云将发生畸变，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，原子具有了一定的电偶极矩，这种电极化常被称为电子的位移极化Pe。 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
9、下，电矩的转向所发生的电极化称为转向极化Pd。 空间电荷 16金属范性及成因 范型： 不可逆的变化，称为范型形变。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m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。 讨论内耗实验物理意义？开放，重点讨论实
10、验物理意义！：冯端：金属物理学 通过周期应力、应变，甚至在与外界完全隔离的条件下，它的机械能也会转变为热能，能耗在材料内部，使振动衰减和停止，这种能量损耗和振动衰减现象称为内耗。 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，疵点增多，比较薄样大。这些气孔在电场作用下，将发生强烈有利，
11、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 : 0 1 2 3 4 5 6 对应符号 : S P D F G H I 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=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, 基态为：3F2 g=1+(J(J+1)-L(L+1)+S(S+1)/(2J(J+1)= 玻尔磁子数为：g乘以根号下=1.63
