《材料物理性能》題庫 一、 填空 1． 相對無序的固溶體合金，有序化后，固溶體合金的電阻率將 。 2． 馬基申定則指出，金屬材料的電阻來源于兩個部分，其中一個部分對應(yīng)于聲子散射與電子散射，此部分是與溫度 ?的金屬基本電阻，另一部分來源于與化學(xué)缺陷和物理缺陷而與溫度 的殘余電阻。 3． 某材料的能帶結(jié)構(gòu)是允帶內(nèi)的能級未被填滿，則該材料屬于 。 4． 離子晶體的導(dǎo)電性主要是離子電導(dǎo)，離子電導(dǎo)可分為兩大類，其中第一類源于離子點(diǎn)陣中基本離子的運(yùn)動，稱為 或 ，第二類是結(jié)合力比較弱的離子運(yùn)動造成的，這些離子主要是 ，因而稱為 。在低溫下，離子晶體的電導(dǎo)主要由 決定。 5． 絕緣體又叫電介質(zhì)，按其內(nèi)部正負(fù)電荷的分布狀況又可分為 ?， ，與 。 6． 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性隨溫度變化的規(guī)律與金屬 ， 。在討論時要考慮兩種散射機(jī)制，即 與 。 7． 超導(dǎo)體的三個基本特性包括 、 與 。金屬的電阻 8． 在彈性范圍內(nèi)，單向拉應(yīng)力會使金屬的電阻率 ；單向壓應(yīng)力會使率 ?。 9． 某合金是等軸晶粒組成的兩相機(jī)械混合物，并且兩相的電導(dǎo)率相近。其中一相電導(dǎo)率為σ1，所占體積分?jǐn)?shù)為φ，另一相電導(dǎo)率為σ2，則該合金的電導(dǎo)率σ = ?。 10． 用雙臂電橋法測定金屬電阻率時，測量精度不僅與電阻的測量有關(guān)，還與試樣的 的測量精度有關(guān)，因而必須考慮 的影響所造成的誤差。 11． 適合測量絕緣體電阻的方法是 。 12． 適合測量半導(dǎo)體電阻的方法是 。 13． 原子磁矩包括 ?、 與 三個部分。 14． 材料的順磁性來源于 。 15． 抗磁體和順磁體都屬于弱磁體，可以使用 ?測量磁化率。 16． 隨著溫度的增加，鐵磁體的飽和磁化強(qiáng)度 。 17． 彈性的鐵磁性反常是由于鐵磁體中 ?的存在引起 ?所造成的。 18． 奈爾點(diǎn)是指 。 19． 磁疇疇壁的厚度是由交換能與 的平衡決定的。 20． 在彈性范圍內(nèi)，當(dāng)應(yīng)力方向與鐵磁性金屬磁致伸縮為同向時，則應(yīng)力對磁化有 ?作用，反之起 作用。 21． 從微觀上分析，光與固體材料的相互作用，實(shí)際上是光子與固體材料中的原子、離子與電子的相互作用，這種作用有兩個重要的結(jié)果是 ?與 。22． 美麗的彩虹是光的 現(xiàn)象。 23． 散射前后，光的波長（或光子能量）不發(fā)生變化的散射稱為 。 24． 散射前后，光的波長（或光子能量）發(fā)生變化的散射稱為 。 25． 發(fā)光材料的發(fā)射光譜是指 。 26． 晶體結(jié)構(gòu)的各向異性不僅能產(chǎn)生折射率的各向異性，即 ?現(xiàn)象，也能產(chǎn)生吸收率的各向異性，即 。 27． 影響介質(zhì)折射率大小的因素有以下四個方面： ?； ； ?；以及 。 28． 致密的陶瓷磚也能承受熱處理爐內(nèi)壁的高溫，為何要用多孔的耐火磚？這是因?yàn)槎嗫啄突鸫u的 要好于致密的同類陶瓷材料。

29．

二、 判斷

1 離子晶體的導(dǎo)電性主要是離子電導(dǎo)，離子電導(dǎo)可分為兩大類，其中第一類是離子固有電導(dǎo)與本征電導(dǎo)，只要在高溫下，本征電導(dǎo)才比較顯著。第二類是雜質(zhì)電導(dǎo)。

2 隨著溫度上升，本征半導(dǎo)體與金屬材料的電阻率的變化情況是一樣的。

3 絕緣體又叫電介質(zhì)，按其內(nèi)部正負(fù)電荷的分布狀況又可分為中性電介質(zhì)、偶極電介質(zhì)與共價(jià)型電介質(zhì)。

4 電子極化所需時間短于空間電荷極化。

5 原子磁矩包括電子軌道磁矩，電子自旋磁矩與原子核磁矩。

6 抗磁體與順磁體均屬于弱磁體，可以采用磁天平方法測量磁化率。

7 藍(lán)天之所以呈現(xiàn)藍(lán)色，是因?yàn)榇髿鈱μ柟獾娜鹄⑸洹?/p>

8 發(fā)光二極管的發(fā)光，是熱力學(xué)平衡輻射。

9 在材料對光的吸收現(xiàn)象中，材料的吸收系數(shù)與光波長無關(guān)，對可見光透明的玻璃，對于紅外線與紫外線同樣是透明的。

10 固體的導(dǎo)熱包括電子導(dǎo)熱、聲子導(dǎo)熱與電子-聲子混合型導(dǎo)熱。

11 固體材料的原子間結(jié)合力越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，彈性模量越大。

12 半導(dǎo)體的禁帶寬度大于絕緣體的禁帶寬度。

13 冷加工變形一定會使金屬的電阻率增大。

14 反鐵磁體的磁化率與溫度無關(guān)。

15 鐵磁體的磁疇數(shù)量以及分布是由靜磁能與退磁能的平衡決定。

16 白云之所以是白色，是因?yàn)樵贫鋵μ柟獾娜鹄⑸洹?/p>

17 日光燈與發(fā)光二極管的發(fā)光都是熱力學(xué)平衡輻射。

18 固體材料的原子間結(jié)合力越強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)越大。

19 飽和磁化的鐵磁體在發(fā)生彈性變形時，會發(fā)生彈性的鐵磁性反?，F(xiàn)象。

20 隨著溫度上升，本征半導(dǎo)體與金屬材料的電阻率的變化情況是一樣的。

21 冷變形加工一定會引起金屬材料電阻率的上升。

22 在金屬與半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，對電阻造成的影響是相同的。

23 白熾燈的發(fā)光是熱力學(xué)平衡輻射。

24 絕緣體材料石英對紅外、可見光、紫外線的吸收系數(shù)都很線小。

25 彈性的鐵磁性反常來源于鐵磁體中的磁致伸縮效應(yīng)。

三、 選擇

1．半導(dǎo)體的禁帶寬度__________絕緣體的禁帶寬度。

A．大于 ? ? ? ? ? ? B．小于 ? ? ? ? ? ? C．等于 ? ? ? ? ? ?D．不能確定

2．從低溫區(qū)開始，隨著溫度的上升，N型半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化規(guī)律是________。

A．一直增大 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B．一直減小

C．先增大，再減小，再增大 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D．先減小，再增大，再減小

3．在評價(jià)電介質(zhì)的主要電學(xué)性能指標(biāo)中，屬于導(dǎo)電性性能指標(biāo)的是_________。

A．介電常數(shù) ? ? ? ?B．耐電強(qiáng)度 ? ? ? ?C．損耗因素 ? ? D．體電阻率與表面電阻率

4．不考慮過渡族金屬的反常情況，在徳拜溫度以上，金屬的電阻率隨溫度的上升而____ ______。

A．減小 ? ? ? ? ? ?B．增大 ? ? ? ? ? ?C．先增大后減小 ? ? ? D．不能確定

5．在金屬和本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)時，電阻率的變化情況，以下表述正確的是__________。

A．電阻率都會增大

B．電阻率都會減小

C．金屬摻入雜質(zhì)后，電阻率增大；本征半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)后，電阻率減小

D．金屬摻入雜質(zhì)后，電阻率減?。槐菊靼雽?dǎo)體摻入雜質(zhì)后，電阻率增大

6．關(guān)于影響金屬導(dǎo)電性的因素，以下表述中正確的是__________。

A．彈性范圍內(nèi)的單向拉應(yīng)力會使金屬電阻率減小，單向壓應(yīng)力會使金屬電阻率增大

B．冷加工變形不一定會使金屬電阻率增大

C．任何情況下，多相合金的導(dǎo)電性與只與各組成相的導(dǎo)電性以及相對含量有關(guān)，與合金的組織形貌無關(guān)

D．當(dāng)兩種金屬原子組成化合物時，其導(dǎo)電性要比純組元的導(dǎo)電性好很多

7．對于順磁體與抗磁體，下面表述正確的是__________。

A．正常順磁體的磁化率隨溫度變化而變化，反常順磁體的磁化率與溫度無關(guān)

B．不論是正常順磁體，還是反常順磁體，其磁化率都隨溫度變化而變化

C．正?？勾朋w的磁化率隨溫度變化而變化，反常抗磁體的磁化率與溫度無關(guān) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

D．不論是正?？勾朋w，還是反常抗磁體，其磁化率都不隨溫度變化，與溫度無關(guān)

8．對于亞鐵磁體的磁化率，下面表述正確的是__________。

A．與溫度無關(guān)

B．從0K開始，隨溫度上升而增大

C．從0K開始，隨溫度上升而減小 ? ? ?

D．不能確定與溫度有何種關(guān)系

9．鐵磁材料中，人們通常將矯頑力Hc大而磁化率χ小的材料稱為__________。

A．硬磁材料 ? ? ? ? ? B．軟磁材料 ? ? ? ? ?C．矩磁材料 ? ? ? ?D．不能確定

10．鐵磁體的磁疇數(shù)量以及分布主要由____________與____________的平衡決定。

A．交換能、磁晶各向異性能

B．靜磁能、疇壁能 ? ? ? ? ?

C．退磁能、疇壁能

D．磁晶各向異性能、退磁能

11．關(guān)于鐵磁性的測量問題，下面論述中錯誤的是____________。

A．磁轉(zhuǎn)矩儀可以用來測定鐵磁材料的飽和磁化強(qiáng)度

B．在沖擊法中，利用閉路環(huán)形試樣測定磁化曲線與磁滯回線的方法，可以用于測定硬磁材料

C．磁天平法可以用于測量鐵磁性 ? ? ? ? ?

D．示波器法可以用于測量鐵磁材料的動態(tài)磁化特性

12．云朵為何是白色的？這是因?yàn)樵贫鋵μ柟獾腳________。

A．廷德爾散射 ? ? ? ? ?B．瑞利散射 ? ? ? ? ?C．吸收 ? ? ? ? ? D．折射

13．寶石之王碧璽（學(xué)名電氣石），制成1毫米厚度的碧璽薄片，白光透過之后變成了黃綠色，這是因?yàn)楸汰t的_________造成的。

A．透射特性 ? ? ? ? ? ?B．雙折射 ? ? ? ? ? ?C．二向色性 ? ? ? D．折射

14．發(fā)光材料的_____ ____是指材料發(fā)射某一種特定譜線（或譜帶）的發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)光波長而變化的曲線。

A．發(fā)射光譜 ? ? ? ? ? ?B．激發(fā)光譜 ? ? ? ? ?C．吸收光譜 ? ? ? D．激射光譜

15．實(shí)現(xiàn)光放大的必要條件是____________。

A．電激發(fā)或者光激發(fā) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B．光學(xué)諧振腔

C．合適的材料 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D．粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

16．____________不是固體激光器出射激光的必要條件。

A．粒子數(shù)反轉(zhuǎn) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B．光放大超過光吸收

C．光學(xué)諧振腔 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D．激活介質(zhì)被加熱到足夠溫度

17．關(guān)于材料的熱容，以下描述中正確的是_________。

A．因電子熱容貢獻(xiàn)，金屬的熱容在接近0K的極低溫度下不符合徳拜T3律

B．經(jīng)典熱容理論能夠解釋固體摩爾定容熱容CV, m在低溫下隨溫度降低而減小的試驗(yàn)事實(shí)

C．關(guān)于合金熱容的奈曼-考普定律同樣適用于鐵磁合金

D．愛因斯坦量子熱容理論比徳拜量子熱容理論更符合試驗(yàn)結(jié)果

18．致密的陶瓷磚也能承受熱處理爐內(nèi)壁的高溫，為何要用多孔的耐火磚？這是因?yàn)槎嗫啄突鸫u_________。

A．熔點(diǎn)高 ? ? ? ? ?B．熱穩(wěn)定好 ? ? ? ? ? ?C．韌性好 ? ? ? ? ? ?D．彈性模量高

19．關(guān)于影響材料彈性模量的因素，以下表述中正確的是_________。

A．溫度升高，材料的彈性模量上升

B．溫度升高，材料的彈性模量下降

C．相變對材料的彈性模量沒有影響

D．所有固溶體合金的彈性模量與溶質(zhì)濃度均呈直線或者近似直線的關(guān)系，沒有任何例外

20．關(guān)于材料的彈性與滯彈性，以下描述中錯誤的是_________

A．實(shí)際彈性體，在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)變不僅與應(yīng)力有關(guān)，而且與時間有關(guān)

B．未磁化或者未飽和磁化的鐵磁材料在發(fā)生彈性變形時，會產(chǎn)生彈性的鐵磁性反常

C．去除應(yīng)力后，應(yīng)變會立即消失

D．在應(yīng)力循環(huán)中，滯彈性會導(dǎo)致外界能量的損耗

21．溫度升高時，本征半導(dǎo)體的載流子濃度將會_________。

A．增大 ? ? ? ? ? ? B．減小 ? ? ? ? ? ? C．不變 ? ? ? ? ? ?D．不能確定

22．關(guān)于導(dǎo)電性的測量，下面論述正確的是__________。

A．用雙臂電橋法測定金屬電阻率時，只需要考慮測量電阻的精度，不用考慮試樣尺寸

B．電位差計(jì)測量方法的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)線和引線的電阻不影響電位差計(jì)的電勢Ux與UN的測量

C．直流四探針法不能用于半導(dǎo)體電阻的測量

D．沖擊檢流計(jì)法不能用于絕緣體電阻的測量

23．絕緣體一般是指電阻率大于__________的材料。

A．109Ω·m ? ? ? ? B．1010Ω·m ? ? ? ? C．1011Ω·m ? ? ? ?D．1012Ω·m

24．隨著交流電交變頻率的增大，電介質(zhì)的介電損耗_________。

A．單調(diào)增大 ? ? ? ? B．單調(diào)減小 ? ? ? ? C．先增大后減小 ? ?D．先減小后增大

25．金屬材料發(fā)生應(yīng)力疲勞時，其電阻率會__________。

A．減小 ? ? ? ? ? ?B．增大 ? ? ? ? ? ?C．先增大后減小 ? ? D．不能確定

26．Ar（氬）原子的所有殼層都被電子填滿，因此氬氣屬于__________。

A．順磁體 ? ? ? ? ? B．抗磁體 ? ? ? ? ?C．鐵磁體 ? ? ? ? ?D．不能確定

27．關(guān)于于抗磁體，下面表述正確的是__________。

A．正?？勾朋w的磁化率隨溫度變化而變化，反?？勾朋w的磁化率與溫度無關(guān)

B．不論是正?？勾朋w，還是反?？勾朋w，其磁化率都隨溫度變化而變化

C．正?？勾朋w的磁化率與溫度無關(guān)，反?？勾朋w的磁化率隨溫度變化而變化 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

D．不論是正常抗磁體，還是反?？勾朋w，其磁化率都不隨溫度變化，與溫度無關(guān)

28．對于鐵磁體的飽和磁化強(qiáng)度，下面表述正確的是__________。

A．與溫度無關(guān) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B．隨溫度上升而增大

C．隨溫度上升而減小 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?D．不能確定與溫度有何種關(guān)系

29．對于反鐵磁體的磁化率，下面表述正確的是______。

A．與溫度無關(guān)

B．從0K開始，隨溫度上升而增大

C．從0K開始，隨溫度上升而減小 ? ? ?

D．從0K開始，隨溫度上升先增大，后減小

30．鐵磁材料中，人們通常將矯頑力Hc很小而磁化率χ很大的材料稱為__________。

A．永磁材料 ? ? ? ? ? B．硬磁材料 ? ? ? ? ? C．軟磁材料 ? ? ? ?D．矩磁材料

31．關(guān)于影響鐵磁性與亞鐵磁性的因素，下面論述中錯誤的是____________。

A．溫度越高，鐵磁體的飽和磁化強(qiáng)度Ms越低

B．溫度越高，亞鐵磁體的飽和磁化強(qiáng)度Ms越低

C．冷加工變形將使鐵磁體的磁導(dǎo)率μm下降，矯頑力Hc上升

D．在鐵磁金屬中溶入順磁或者抗磁金屬形成置換固溶體時，飽和磁化強(qiáng)度Ms一定會降低

32．晶粒細(xì)化對鐵磁性材料的影響是__________。

A．矯頑力與磁滯損耗變小，磁導(dǎo)率變大 ? ? ? ?

B．矯頑力與磁滯損耗變大，磁導(dǎo)率變小

C．矯頑力、磁滯損耗與磁導(dǎo)率都變小

D．矯頑力、磁滯損耗與磁導(dǎo)率都變大

33．在以下測量鐵磁體磁特性的方法中，____________是動態(tài)磁特性的測量方法。

A．沖擊法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B．熱磁儀測量法 ? ?

C．示波器法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?D．振動樣品磁強(qiáng)計(jì)法

34．Ni是____________。

A．鐵磁體 ? ? ? ? ? ? B．亞鐵磁體 ? ? ? ? ?C．反鐵磁體 ? ? ? ?D．順磁體

35．在接近飽和的磁化狀態(tài)下，鐵磁體各磁疇的磁矩方向在外加磁場方向和晶體易磁化方向之間，此時，磁疇磁矩方向是由____________與____________的平衡決定。

A．交換能、磁晶各向異性能

B．靜磁能、退磁能 ? ? ? ? ?

C．退磁能、疇壁能

D．靜磁能、磁晶各向異性能

36．關(guān)于鐵磁性的測量問題，下面論述中正確的是____________。

A．磁轉(zhuǎn)矩儀不能用于測定鐵磁材料的飽和磁化強(qiáng)度

B．在沖擊法中，利用閉路環(huán)形試樣測定磁化曲線與磁滯回線的方法，既可以用于測定軟磁材料，又可以用于測定硬磁材料

C．磁天平法可以用于測量鐵磁性 ? ? ? ? ?

D．示波器法不能用于測量鐵磁材料的動態(tài)磁化特性

37．光與物質(zhì)相互作用有_________三種過程。

A．受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射

B．自發(fā)吸收、受激吸收、自發(fā)輻射

C．自發(fā)吸收、自發(fā)輻射、受激輻射

D．自發(fā)吸收、受激吸收、受激輻射

38．某光纖的纖芯折射率為n1，包層折射率為n2（n1> n2）。則光從空氣進(jìn)入芯部形成全反射的臨界角φ =____________。（空氣折射率近似為1）

編輯

39．鉆石之所以璀璨奪目，是因?yàn)開________，從而切割鉆石時，可使進(jìn)入的光線全反射并經(jīng)色散后向其頂部射出，因而看起來光彩四射。

A．鉆石折射率很小，故鉆石對空氣的臨界角很大，可以形成全反射

B．鉆石折射率很大，故鉆石對空氣的臨界角很小，容易形成全反射

C．鉆石具有雙折射特性

D．鉆石具有二向色性

40．皚皚白雪為何是白色的？這是因?yàn)榘籽μ柟獾腳________。

A．廷德爾散射 ? ? ? ? ?B．瑞利散射 ? ? ? ? ?C．吸收 ? ? ? ? ? D．折射

41．關(guān)于固體激光器出射激光的必要條件，以下論述中正確的是_________。

A．只要形成光放大即可，無需考慮吸收與損耗 ? ? ? ? ? ? ? ?

B．激活介質(zhì)必須形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

C．可以不要光學(xué)諧振腔 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

D．激活介質(zhì)必須要被加熱到足夠溫度

42．關(guān)于材料的熱膨脹，以下描述中正確的是_________。

A．膨脹系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律與熱容隨溫度的變化規(guī)律截然不同

B．金屬熔點(diǎn)越高，膨脹系數(shù)越大

C．金屬發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時，由于晶體結(jié)構(gòu)類型的變化伴隨著金屬比體積發(fā)生突變，引起線膨脹系數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化

D．在元素周期表中，膨脹系數(shù)隨元素的原子序數(shù)呈現(xiàn)明顯的周期性變化，其中堿金屬的線膨脹系數(shù)最小，過渡族元素的線膨脹系數(shù)較大

43． _________不是金屬的熱電效應(yīng)。

A．塞貝克效應(yīng) ? ? ? B．洛倫茲效應(yīng) ? ? ? ? ?C．帕爾貼效應(yīng) ? ? ? ?D．湯姆遜效應(yīng)

44．如何提高陶瓷材料的抗熱沖擊斷裂性能？以下措施中錯誤的是________。

A．提高材料強(qiáng)度

B．提高材料的熱導(dǎo)率

C．提高材料的熱膨脹系數(shù)

D．減小表面熱傳遞系數(shù)

45．關(guān)于材料的滯彈性與內(nèi)耗，以下描述中錯誤的是_________

A．實(shí)際固體材料，即使是在彈性范圍內(nèi)振動，也并不是完全彈性的

B．滯彈性會引起滯彈性內(nèi)耗，其能量損耗的大小與應(yīng)力-應(yīng)變回線的面積有關(guān)

C．去除應(yīng)力后，應(yīng)變也不立即消失，而是先消失一部分

D．金屬中只存在滯彈性內(nèi)耗，不存在靜滯后型的內(nèi)耗

46．以下關(guān)于交流動態(tài)磁滯回線的論述，錯誤的是___________。

A．交流動態(tài)磁滯回線的形狀與磁場變化的頻率以及波形有關(guān)

B．交流動態(tài)磁滯回線的形狀與磁場強(qiáng)度有關(guān)

C．當(dāng)外加磁場交變頻率上升時，呈現(xiàn)橢圓回線的磁場強(qiáng)度范圍會擴(kuò)大

D．當(dāng)外加磁場交變頻率上升時，各磁場強(qiáng)度下，回線的矩形比將降低

47．關(guān)于材料的熱膨脹，以下描述正確的是_________。

A．在元素周期表中，同一周期中過渡族元素的線膨脹系數(shù)大，堿金屬的線膨脹系數(shù)小

B．膨脹系數(shù)隨溫度變化的規(guī)律與熱容隨溫度變化的規(guī)律截然不同

C．結(jié)合能越大，材料熔點(diǎn)越高，熱膨脹系數(shù)越小

D．離子晶體的熱膨脹系數(shù)大于分子晶體

48．現(xiàn)代航天飛行器往往需要存儲液態(tài)氫燃料，因而需要熱導(dǎo)率很低的材料。航天飛機(jī)和宇宙飛船再入大氣層時的防熱材料也必須滿足熱導(dǎo)率很低這一要求。這種低熱導(dǎo)材料_________。

A．是金屬，金屬主要以電子熱導(dǎo)為主，聲子熱導(dǎo)為輔

B．是非金屬材料，基本沒有電子熱導(dǎo)

C．在低溫下就以光子熱導(dǎo)為主

D．只要高熔點(diǎn)，熱穩(wěn)定性好即可

49．隨著溫度的升高，材料的彈性模量會_________。

A．增大 ? ? ? ? ? ? B．減小 ? ? ? ? ? ? ? ?C．不變 ? ? ? ? ? ? D．不能確定

50．關(guān)于材料的滯彈性，以下描述中錯誤的是_________。

A．實(shí)際固體材料，即使是在彈性范圍內(nèi)振動，也并不是完全彈性的

B．實(shí)際彈性體，在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)變不僅與應(yīng)力有關(guān)，而且與時間有關(guān)

C．去除應(yīng)力后，應(yīng)變也不立即消失，而是先消失一部分

D．在應(yīng)力循環(huán)中，滯彈性不會導(dǎo)致外界能量的損耗

四、 解答/計(jì)算（全部是作業(yè)題）

1．電介質(zhì)的極化形式有哪些？每一種極化形式有何特點(diǎn)？

答：電介質(zhì)的極化形式包括電子式極化、離子式極化、偶極子極化與空間電荷極化。這些極化形式的特點(diǎn)如下：

電子式極化：在電場作用下，構(gòu)成介質(zhì)原子的電子云中心與原子核發(fā)生相對位移，形成感應(yīng)電偶極矩而使介質(zhì)極化的現(xiàn)象稱為電子式極化。電子式極化形成過程很快，僅需10-14~10-16s。這種極化是完全彈性的，即外電場消失會立即恢復(fù)原狀，且不消耗任何能量。

離子式極化：在離子晶體中，除離子中的電子要產(chǎn)生位移極化外，處于點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的正負(fù)離子也要在電場作用下發(fā)生相對位移而引起極化，這就是離子是極化，又稱離子位移極化。（1分）這種極化根據(jù)離子位移的大小以及取消外電場后能否恢復(fù)原位又分為：（1）離子彈性位移極化，這種極化過程也很快，約10-12~10-13s，也是不消耗能量，這種極化因離子間束縛力很強(qiáng)，離子位移有限，一旦撤去外電場后又會恢復(fù)原狀。（2）熱離子極化，在離子晶體中，往往有一定數(shù)量的束縛力較弱的離子，它們在熱能影響下會做無規(guī)則的跳躍遷移，無外電場時，這種遷移沿各個方向的概率相同，故無宏觀電矩；在加外電場后，由于正負(fù)離子沿外電場正向或者逆向遷移的概率增大，因此形成了正負(fù)離子的分離而產(chǎn)生介質(zhì)極化，這種極化建立過程較長，約10-2~10-5s，有極化滯后現(xiàn)象。

偶極子極化：在極性分子晶體中，偶極分子無外電場時，就有一定的電偶極矩p。無外電場時，因?yàn)闊徇\(yùn)動，各分子偶極矩取向是完全隨機(jī)的，宏觀電偶極矩為零。但因有外電場時，由于偶極子要受到轉(zhuǎn)矩的作用，有沿電場方向排列的趨勢而形成極化。這種極化所需時間較長為10-2~10-10s。且極化是非彈性的。即撤去外電場后，偶極子不能恢復(fù)原狀。在極化過程中要消耗能量。

空間電荷極化。在一部分電介質(zhì)中存在可移動的離子，在外電場作用下，正離子將沿負(fù)電極方向移動并積累，負(fù)離子將沿正離子方向移動并積累，這種正負(fù)離子分離所形成的極化就是空間電荷極化。這種極化所需時間最長，約10-2s。

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3．試分別說明抗磁體、順磁體、鐵磁體、亞鐵磁體、反鐵磁體的磁化率與溫度的關(guān)系。它們的磁矩分布有何特點(diǎn)？

答：（1）抗磁體的磁化率是一個很小的負(fù)數(shù)，其絕對值約10-6數(shù)量級。根據(jù)磁化率與溫度的關(guān)系又可分為：a）經(jīng)典抗磁體，它的磁化率不隨溫度變化； b）反?？勾朋w，它的磁化率隨溫度變化而變化?？勾朋w的磁矩分布特點(diǎn)是：原子的電子殼層已經(jīng)填滿，電子軌道磁矩與自旋磁矩之和為零，這時在沒有外磁場的情況下，原子不具有磁性，在外加磁場條件下，總磁矩為零的滿殼層原子也會體現(xiàn)出磁矩，這是因?yàn)橥饧哟艌龈袘?yīng)的軌道磁矩增量對磁性的貢獻(xiàn)。

（2）順磁體，磁化率為正值，其絕對值約10-3~10-6數(shù)量級。根據(jù)磁化率與溫度的關(guān)系又可分為：a）正常順磁體，它的磁化率與溫度的關(guān)系滿足居里-外斯定律； ? b）反常順磁體，它的磁化率與溫度無關(guān)。順磁體的磁矩分布特點(diǎn)是：順磁性來源于原子的固有磁矩，不加外磁場時，因?yàn)闊徇\(yùn)動，原子磁矩呈現(xiàn)混亂分布，宏觀原子磁矩之和為零。當(dāng)加上外磁場時，外磁場要使原子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場方向，結(jié)果使得總磁矩大于零而表現(xiàn)出正向磁化。

（3）鐵磁體，磁化率為很大的正數(shù)，且磁化強(qiáng)度M與磁感應(yīng)強(qiáng)度B與外加磁場強(qiáng)度H呈非線性變化。當(dāng)溫度高于某臨界溫度（居里點(diǎn)）時，鐵磁體變?yōu)轫槾朋w。當(dāng)溫度升高時，原子間距加大，降低了交換作用，同時熱運(yùn)動不斷破壞原子磁矩的規(guī)則取向，因而磁化率下降，直到高于居里點(diǎn)完全破壞，鐵磁性就不存在了。鐵磁體的磁矩分布特點(diǎn)是：存在交換作用導(dǎo)致的自發(fā)磁化，原子磁矩有序排列在同一方向。

（4）亞鐵磁體，磁化率沒有鐵磁體那么大，但是磁性與鐵磁體類似，隨溫度升高，磁化率下降，當(dāng)溫度高于某臨界溫度（居里點(diǎn)）時，亞鐵磁體變成順磁體。亞鐵磁性物質(zhì)由兩種磁矩大小不同的離子組成，相同磁性的離子磁矩同向排列，不同磁性的離子磁矩反向排列。由于兩種離子的磁矩不相等，反向平行的磁矩就不能恰好抵消，二者之差表現(xiàn)為宏觀磁性，這就是亞鐵磁性。

（5）反鐵磁體，磁化率為一個很小的正數(shù)，在低于某個溫度時，它的磁化率隨溫度的上升而增大，當(dāng)高于某個溫度時，其行為又像順磁體，隨溫度升高，磁化率又會減小。（0.5分）反鐵磁體的磁矩分布特點(diǎn)是：原子磁矩取向是反向平行排列，相鄰原子磁矩相等，原子磁矩相互抵消，自發(fā)磁化強(qiáng)度等于零。

4．名詞解釋：色散；雙折射；二向色性；瑞利散射；激活介質(zhì)；激光。

答：（1）色散：材料的折射率隨入射光頻率的減?。ɑ虿ㄩL的增大）而減小的性質(zhì)，稱為折射率的色散。

（2）雙折射：一束光通過各向異型的介質(zhì)表面時，折射光會分成兩束沿不同方向傳播，這種一束光折射后分成兩束光的現(xiàn)象稱為雙折射。

（3）二向色性：晶體結(jié)構(gòu)的各向異性不僅能引起折射率的各向異性，也引起吸收率的各向異性，這就是二向色性。

（4）瑞利散射：當(dāng)散射中心的線度遠(yuǎn)小于入射光波長的時候，散射強(qiáng)度與波長的4次方成反比，這就是瑞利散射。

（5）激活介質(zhì)：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的介質(zhì)對光有放大作用，稱為“激活介質(zhì)”，它是能夠產(chǎn)生光的受激輻射并起放大作用的物質(zhì)體系。

（6）激光：在外來光子的激發(fā)下誘發(fā)電子能態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而發(fā)射與外來光子頻率、相位、傳輸方向以及偏振態(tài)均相同的相干光波。

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6．試述光與物質(zhì)作用的三個過程。

答；光與物質(zhì)相互作用的三個過程包括受激吸收、自發(fā)輻射與受激輻射。受激吸收就是固體吸收一個光子的過程，光子能量hν=E2-E1，固體中一個電子的能級由E1躍遷到E2；自發(fā)輻射就是固體發(fā)射一個光子的過程，光子能量hν=E2-E1，固體中一個電子的能級由E2躍遷到E1；（2分）受激輻射過程是，當(dāng)一個能量滿足hν=E2-E1的光子趨近于高能級E2的原子時，有可能誘導(dǎo)高能級原子發(fā)射一個和自己性質(zhì)完全相同的光子（同時該高能級原子的電子由E2躍遷到E1），此受激輻射的光子與入射的光子具有相同的頻率，方向和偏振狀態(tài)。受激輻射是一種相干過程，一個入射光子被放大為兩個光子，若此過程繼續(xù)，則入射光子數(shù)目成等比級數(shù)的放大。由此可以看出，受激輻射是受激吸收的逆過程，它的發(fā)生使高能級的原子數(shù)減少。

7．在金屬與本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，會對電阻率帶來的什么樣的影響？為什么會有這種影響？

答：在金屬中摻入雜質(zhì)，會使電阻率增大；而在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，會使電阻率減小。這是因?yàn)殡s質(zhì)對于金屬而言屬于化學(xué)缺陷，雜質(zhì)的引入會加大電子在雜質(zhì)與缺陷上的散射程度，因而引起電阻率的增大。）而對于本征半導(dǎo)體而言，摻雜都會使得載流子濃度急劇增加，載流子濃度增大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了雜質(zhì)引入導(dǎo)致的散射增強(qiáng)，因而總體效果是電阻率減小。

8．試說明鐵磁體的技術(shù)磁化過程。

答：鐵磁體的技術(shù)磁化過程大體分為三個階段。第一階段對應(yīng)于剛開始所施加外磁場尚比較弱時，在弱磁場作用下，對與自發(fā)磁化方向成銳角的磁疇，因?yàn)殪o磁能低的有利地位就會發(fā)生擴(kuò)展，而呈鈍角的磁疇則縮小，這個過程是磁疇壁的遷移來完成的，材料表現(xiàn)出微弱的磁性，這一階段磁疇壁的移動是可逆的，如此時撤去外磁場，則磁疇結(jié)構(gòu)與宏觀磁化都恢復(fù)到起始狀態(tài)。這就是第一階段的疇壁可逆遷移區(qū)。如果此時繼續(xù)增強(qiáng)外磁場，則疇壁將發(fā)生瞬時的跳躍。換言之，某些與外加磁場成鈍角的磁疇瞬間轉(zhuǎn)向與磁場成銳角的易磁化方向，這個過程的壁移是以不可逆的跳躍式進(jìn)行，稱為巴克豪森跳躍。假如在此時減弱外磁場，則鐵磁體的磁狀態(tài)將偏離原先的磁化曲線，呈不可逆過程的特征。這就是第二階段的磁疇不可逆遷移區(qū)。繼續(xù)增強(qiáng)外磁場，當(dāng)所有磁疇都轉(zhuǎn)向與磁場成銳角的易磁化方向后成為單疇。因?yàn)橐状呕较蚺c外加磁場不一致，如果再增強(qiáng)外磁場，磁矩將逐漸轉(zhuǎn)向外磁場方向，因?yàn)檫@一過程磁場要為增加磁晶各向異性能做功，故轉(zhuǎn)動很困難，磁化的增加比較微弱，當(dāng)磁疇的磁化強(qiáng)度矢量與外磁場方向完全一致（或基本一致）時，磁化達(dá)到飽和，即磁飽和狀態(tài)。這就是第三階段的疇轉(zhuǎn)磁化區(qū)。

9．影響介質(zhì)折射率的因素有哪些？這些因素是如何影響折射率的？

答：影響介質(zhì)折射率的因素有構(gòu)成材料元素的離子半徑；材料的結(jié)構(gòu)、晶型與非晶態(tài)；材料所受內(nèi)應(yīng)力與同質(zhì)異構(gòu)體四方面。具體的影響情況如下：

構(gòu)成材料元素的離子半徑。介質(zhì)的折射率隨介質(zhì)的介電常數(shù)的增大而增大，而當(dāng)介質(zhì)材料的離子半徑增大時，介電常數(shù)增加，因而折射率隨之增大。因此，常用大離子得到高折射率的材料。

材料的結(jié)構(gòu)、晶型與非晶態(tài)。折射率除與離子半徑有關(guān)以外，還與離子的排列密切程度相關(guān)。對于非晶體與立方晶系等各向同性的材料，當(dāng)光通過時，光速不因傳播方向改變而發(fā)生改變，因此只有一個折射率。而除立方晶系以外的其他晶型，光進(jìn)入時，一般都要分為振動方向相互垂直，傳播速度不等的兩個波，它們分別構(gòu)成兩條折射光線，這就是雙折射現(xiàn)象。

材料所受的內(nèi)應(yīng)力。由內(nèi)應(yīng)力的透明材料，垂直于受拉主應(yīng)力方向的折射率大，平行于受拉主應(yīng)力方向的折射率小。

同素異構(gòu)體。存在著同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料中，一般高溫時存在的晶型折射率低，而低溫時的晶型折射率高。

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11．從低溫區(qū)開始，N型半導(dǎo)體的電阻率隨溫度上升的變化規(guī)律是怎樣的？為什么呈現(xiàn)出這種規(guī)律？

答：從低溫區(qū)開始，隨著溫度的上升，N型半導(dǎo)體的電阻率呈現(xiàn)先下降，后上升，而后又下降的變化規(guī)律。這是因?yàn)椋?/p>

在低溫區(qū)，施主雜質(zhì)并未完全電離。隨著溫度的升高，電離施主增多使導(dǎo)帶電子濃度增加。與此同時，在該溫度區(qū)內(nèi)點(diǎn)陣振動尚較微弱，散射的主要機(jī)制是雜質(zhì)電離，因而載流子的遷移率隨溫度上升而增加。盡管電離施主數(shù)量增大在一定程度上也要限制遷移率的增加，但綜合的效果依然使電阻率下降。當(dāng)升高到一定溫度后，雜質(zhì)全部電離，稱為飽和區(qū)，此時由于本征激發(fā)尚未開始，載流子濃度基本保持恒定。然而，這時點(diǎn)陣振動的聲子散射已經(jīng)起到主要作用而使遷移率下降，因而導(dǎo)致電阻率隨溫度的升高而增高。溫度的進(jìn)一步升高，進(jìn)入本征區(qū)，由于本征激發(fā)，載流子濃度隨溫度而顯著增加的作用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聲子散射，故又使電阻率重新下降。

12．試說明以下磁學(xué)參量的定義與概念：

矯頑力、飽和磁化強(qiáng)度、磁化率、磁滯損耗、磁晶各向異性、飽和磁滯伸縮系數(shù)。

答：（1）飽和磁化強(qiáng)度：在鐵磁體的磁化曲線中，隨著外加磁場強(qiáng)度的增加，鐵磁體磁化強(qiáng)度M開始增加較緩慢，然后迅速增加，再轉(zhuǎn)而緩慢增加，最后磁化至飽和，此時鐵磁體的磁化強(qiáng)度就是飽和磁化強(qiáng)度。

（2）矯頑力：鐵磁體被磁化至飽和后，當(dāng)撤去外磁場時，鐵磁體內(nèi)部還存在不為零的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，欲使鐵磁體內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度降為零，必須施加一個反向磁場-Hc，此反向磁場值即稱為矯頑力。

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14．試述金屬的三個熱電效應(yīng)及其特征。

答：金屬的三個熱電效應(yīng)包括塞貝克效應(yīng)、珀?duì)栙N效應(yīng)與湯姆遜效應(yīng)。

（1）塞貝克效應(yīng)，在兩種不同的金屬A與B組成的回路中，如果兩個結(jié)合點(diǎn)處于不同溫度時，則回路中將產(chǎn)生電流，稱為熱電流，產(chǎn)生熱電流的電動勢稱之為熱電勢。這種由于溫差而導(dǎo)致熱電現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。當(dāng)兩個接觸點(diǎn)溫差不大時，所產(chǎn)生的熱電勢與溫差成正比。

（2）珀?duì)栙N效應(yīng)。當(dāng)電流流經(jīng)兩種不同金屬A、B的接點(diǎn)時，除了電流流經(jīng)電路而產(chǎn)生的焦耳熱外，還會在接觸點(diǎn)有額外的放熱或者吸熱效應(yīng)，這種熱電現(xiàn)象稱為珀?duì)栙N效應(yīng)。如果電流從一個方向流經(jīng)接觸點(diǎn)時時放熱，那么電流反向后就會使其吸熱，在兩種金屬的閉合回路中，如果電流方向在接觸點(diǎn)處與塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生的電流方向一致時，該接點(diǎn)就要吸熱，這時，另一端接點(diǎn)處的電流與塞貝克熱電流方向相反時，該節(jié)點(diǎn)就要放熱。單位時間內(nèi)，兩種金屬接觸點(diǎn)吸收或者放出的珀?duì)栙N熱，與流經(jīng)的電流成正比。

（3）湯姆遜效應(yīng)。當(dāng)電流流過有溫差的金屬導(dǎo)體時，整個導(dǎo)體上除了產(chǎn)生焦耳熱外還會產(chǎn)生放熱或者吸熱現(xiàn)象，這種熱電現(xiàn)象稱為湯姆遜效應(yīng)。單位時間內(nèi)吸收或者放出的湯姆遜熱，與通過的電流I成正比，與導(dǎo)體中的溫度梯度成正比。若電流方向與溫度梯度產(chǎn)生的熱流方向一致時，為放熱效應(yīng)；反之，當(dāng)電流方向與熱流方向不一致時，則為吸熱效應(yīng)。

15．試述材料熱傳導(dǎo)的物理機(jī)制，金屬、陶瓷和透明材料的熱傳導(dǎo)機(jī)制有何區(qū)別？

答：熱傳導(dǎo)過程就是材料內(nèi)部的能量傳輸過程。在固體中能量傳輸?shù)妮d體可以有自由電子、聲子（點(diǎn)陣波）與光子（電磁輻射），因此，固體的導(dǎo)熱分為電子導(dǎo)熱、聲子導(dǎo)熱和光子導(dǎo)熱。

對于純金屬而言，電子散射為其基本機(jī)制，在合金中聲子導(dǎo)熱比重將加強(qiáng)。而在絕緣體中幾乎只存在聲子導(dǎo)熱這一種機(jī)制。通常在低溫和室溫條件下不用考慮光子導(dǎo)熱，因?yàn)楣庾訉?dǎo)熱的貢獻(xiàn)只是在高溫下才比較明顯。

金屬的導(dǎo)熱主要貢獻(xiàn)來自于電子導(dǎo)熱，如果點(diǎn)陣是完整的沒有缺陷而且沒有熱運(yùn)動引起的偏離，電子運(yùn)動將不受阻礙，即自由程為無窮大，電子熱導(dǎo)率也將為無窮大，然而因?yàn)榇嬖陔s質(zhì)引起的彈性畸變、位錯、晶界等缺陷，點(diǎn)陣原子熱運(yùn)動等，電子導(dǎo)熱受到這些散射機(jī)制的影響將十分復(fù)雜，通過近似計(jì)算得知，金屬中電子與聲子熱導(dǎo)率貢獻(xiàn)之比為λe/λl≈30，因此熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)主要來自于電子導(dǎo)熱。

陶瓷屬于絕緣體，與金屬不一樣在于，其熱導(dǎo)率幾乎完全來自于聲子導(dǎo)熱，基本沒有電子導(dǎo)熱的貢獻(xiàn)。同樣可以得到λ金屬/λ絕緣體≈30，因?yàn)榻饘冱c(diǎn)陣上正離子所起的導(dǎo)熱作用與絕緣體中的情形大致相同。

透明材料導(dǎo)熱的不同在來自于光子導(dǎo)熱所占的比重。對于介質(zhì)中輻射傳熱過程，可以定性的解釋為：任何溫度下的物體，既能夠射出一定頻率的射線，同樣也能吸收類似的射線。在熱穩(wěn)定狀態(tài)，介質(zhì)中任一體積元平均輻射的能量與吸收的能量相等，當(dāng)介質(zhì)中存在溫度梯度時，相鄰體積元之間，溫度高的輻射的能量大，吸收的能量小；溫度低的體積元正好相反，吸收大于輻射，因此產(chǎn)生能量傳遞，熱量從高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞。透明材料對光子導(dǎo)熱的熱阻很小，光子平均自由程很大，在不算太高的溫度下，光子導(dǎo)熱就很明顯，而不透明的陶瓷則正好相反，需要很高的溫度光子導(dǎo)熱才明顯。