材料物理性能題庫

1、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陣中基本離子的運動，稱為 或 ，第二類是結(jié)合力比較弱的離子運動造成的，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)部正負電荷的分布狀況又可分為 ，

2、，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械混合物，并且兩相的電導(dǎo)率相近。其中一相電導(dǎo)率為1，所占體積分?jǐn)?shù)為，另一相電導(dǎo)率為2，則該合金的電導(dǎo)率 = 。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

3、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

4、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？這是因為多孔耐火磚的 要好于致密的同類陶瓷材料。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)部正負電荷的

5、分布狀況又可分為中性電介質(zhì)、偶極電介質(zhì)與共價型電介質(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 藍天之所以呈現(xiàn)藍色，是因為大氣對太陽光的瑞利散射。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，熔點越高，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

6、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，是因為云朵對太陽光的瑞利散射。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，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

7、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

8、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??；本征半導(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

9、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?？勾朋w的磁化率與溫度無關(guān) D不論是正?？勾朋w，還是反?？勾朋w，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

10、的是_。A磁轉(zhuǎn)矩儀可以用來測定鐵磁材料的飽和磁化強度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？這是因為云朵對太陽光的_。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，這是因為碧璽的_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實現(xiàn)光放大的必要

11、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，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事實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？這是因為多孔耐火磚_。A熔點高 B熱穩(wěn)定好 C韌性好 D彈性模

12、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_

13、。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電位差計測量方法的優(yōu)點是導(dǎo)線和引線的電阻不影響電位差計的電勢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。A109·m B1010·m C1011·m D1012·m24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26Ar（氬）原子的所有殼層都被電子填滿，因

14、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正常抗磁體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不論是正常抗磁體，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)，反常抗磁體的磁化率隨溫度變化而變化 D不論是正?？勾朋w，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

15、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度Ms越低B溫度越高，亞鐵磁體的飽和磁化強度Ms越低C冷加工變形將使鐵磁體的磁導(dǎo)率m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，飽和磁化強度Ms一定會降低32晶粒細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3

16、3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振動樣品磁強計法34Ni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

17、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）。則光從空氣進入芯部形成全反射的臨界角 =_。（空氣折射率近似為1）A B C D39鉆石之所以璀璨奪目，是因為_，從而切割鉆石時，可使進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

18、射特性D鉆石具有二向色性40皚皚白雪為何是白色的？這是因為白雪對太陽光的_。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

19、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

20、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)橢圓回線的磁場強度范圍會擴大D當(dāng)外加磁場交變頻率上升時，各磁場強度下，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_。

21、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，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？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

22、極化與空間電荷極化。這些極化形式的特點如下：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10-1410-16s。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，處于點陣結(jié)點上的正負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10-1210-13s，也是不消耗能量，

23、這種極化因離子間束縛力很強，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10-210-5s，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，因為熱運動，各分子偶極矩取向是完全隨機的，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

24、趨勢而形成極化。這種極化所需時間較長為10-210-10s。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?？臻g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，正離子將沿負電極方向移動并積累，負離子將沿正離子方向移動并積累，這種正負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。2試說明馬基申定則的內(nèi)容。從該定則可以看出，在低溫和高溫時，金屬的電阻率分別主要由什么決定？答：金屬材料的電阻來源于三種散射：電子散射、聲子散射，和電子在雜質(zhì)與缺陷上的散射。其中電子散射和聲子散射與溫度有關(guān)，而電子在雜質(zhì)與缺陷上的散射與溫度無關(guān)，這也是

25、0K下金屬材料有殘余電阻的實質(zhì)因此可以將金屬材料的電阻率寫成兩個部分：與溫度有關(guān)的金屬基本電阻和與溫度無關(guān)的又雜質(zhì)與缺陷引起的電阻，這就是馬基申定則，即式中，為與溫度有關(guān)的金屬基本電阻，為決定于化學(xué)缺陷（包括雜質(zhì)原子）和物理缺陷而與溫度無關(guān)的殘余電阻。由馬基申定則可以看出，在高溫時金屬的電阻取決于金屬基本電阻，而低溫時取決于殘余電阻。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？答：（1）抗磁體的磁化率是一個很小的負數(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

26、化率隨溫度變化而變化?？勾朋w的磁矩分布特點是：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，這是因為外加磁場感應(yīng)的軌道磁矩增量對磁性的貢獻。（2）順磁體，磁化率為正值，其絕對值約10-310-6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是：順磁性來源于原子的固有磁矩，不加外磁場時，因為熱運動，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

27、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)，且磁化強度M與磁感應(yīng)強度B與外加磁場強度H呈非線性變化。當(dāng)溫度高于某臨界溫度（居里點）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，直到高于居里點完全破壞，鐵磁性就不存在了。鐵磁體的磁矩分布特點是：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）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

28、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小（或波長的增大）而減小的性質(zhì)，稱為折射率的色散。（2）雙折射：一束光通過

29、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)散射中心的線度遠小于入射光波長的時候，散射強度與波長的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。5使用某材料屏蔽X射線，該材料對X射線的吸收系數(shù)為1cm-1，如

30、果要使99%的X射線不能穿過它，試計算該材料的厚度至少是多少？（對數(shù)表ln90=4.49；ln100=4.61；ln110=4.7）答：設(shè)X射線起始強度為I0，透過厚度為l的材料之后的強度為I，材料的吸收系數(shù)為，根據(jù)朗伯特定律，有因此有根據(jù)題意， = 1cm-1，在達到要求的最小厚度條件下，代入上式即可得到所需的最小厚度lmin=4.61 cm. 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h=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h=E2-E1

31、，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h=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

32、使電阻率減小。這是因為雜質(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，載流子濃度增大遠遠超過了雜質(zhì)引入導(dǎo)致的散射增強，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，因為靜磁能低的有利地位就會發(fā)生擴展，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

33、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。因為易磁化方向與外加磁場不一致，如果再增強外磁場，磁矩將逐漸轉(zhuǎn)向外磁場方向，因為這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)磁疇的磁化強度矢量與外磁場方向完全一致（或基本一

34、致）時，磁化達到飽和，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

35、。而除立方晶系以外的其他晶型，光進入時，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。10試說明彈性的鐵磁性反?，F(xiàn)象（E效應(yīng)）的物理本質(zhì)，以及恒彈性合金的原理。答：彈性的鐵磁性反?，F(xiàn)象（E效應(yīng)）是由于鐵磁體中磁致伸縮的存在引起的附加應(yīng)變所造成的。未經(jīng)磁化或者未被磁化至飽和的鐵磁材料，在外力作用下發(fā)生彈性變形時，將引起磁疇的磁矩轉(zhuǎn)動，因而產(chǎn)生相應(yīng)的磁致伸

36、縮。在拉伸時，具有正磁致伸縮系數(shù)的材料，磁疇將轉(zhuǎn)向垂直于拉伸方向，在拉伸方向產(chǎn)生附加伸長，因此，一個未磁化（或未磁化到飽和）的鐵磁材料，在拉伸時的伸長是由兩部分組成的：拉應(yīng)力所產(chǎn)生的伸長與磁致伸縮導(dǎo)致的伸長。這樣，鐵磁材料的彈性模量應(yīng)該是顯然，因為磁致伸縮導(dǎo)致的附加伸長存在，鐵磁材料的彈性模量會變低。恒彈性合金的原理在于利用了彈性的鐵磁性反?，F(xiàn)象。在低于居里點的加熱過程中，彈性模量的變化將由兩個因素決定，由于溫度升高一方面引起晶體點陣常數(shù)的增大，從而使增大，導(dǎo)致彈性模量下降；同時，另一方面導(dǎo)致自發(fā)磁化減小，磁致伸縮現(xiàn)象減弱，引起附加應(yīng)變減小，從而導(dǎo)致彈性模量上升。如果在給定應(yīng)力條件下，這兩個因

37、素引起的應(yīng)變之和基本為一個不隨溫度變化的恒量，則彈性模量可維持恒定，這就是恒彈性合金的原理。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。這是因為：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)點陣振動尚較微弱，散射的主要機制是雜質(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

38、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。溫度的進一步升高，進入本征區(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)遠遠超過聲子散射，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）飽和磁化強度：在鐵磁體的磁化曲線中，隨著外加磁場強度的增加，鐵磁體磁化強度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度就是飽和磁化強度。（2）矯頑力：鐵磁體被磁化至飽和后，當(dāng)撤去外

39、磁場時，鐵磁體內(nèi)部還存在不為零的剩余磁感應(yīng)強度，欲使鐵磁體內(nèi)部磁感應(yīng)強度降為零，必須施加一個反向磁場-Hc，此反向磁場值即稱為矯頑力。（3）磁化率：物質(zhì)磁化強度不僅與外加磁場有關(guān)，還與物質(zhì)本身的磁化特性有關(guān)，即。式中即單位體積磁化率。（4）磁滯損耗：磁滯回線所包圍的面積代表磁化一周所做的功，稱為磁滯損耗Q。（5）磁晶各向異性：鐵磁單晶體沿不同晶軸方向上磁化到飽和所測得的磁化曲線與磁化到飽和的難易程度不同，即某些晶向上容易磁化，某些晶向上難磁化，這種現(xiàn)象稱為磁晶各向異性。（1分）（6）飽和磁致伸縮系數(shù)：磁致伸縮的大小可以用磁致伸縮系數(shù)表示，線磁致伸縮系數(shù)定義為。隨著外磁場的增強，鐵磁體的磁化強度增強，這時也隨之增大，當(dāng)磁化強度達到飽和值的時候，。對一定材料，是一個常數(shù)，稱為飽和磁致伸縮系數(shù)。13設(shè)光纖的纖芯折射率為n1，包層折射率為n2 (n1> n2)。計算光從空氣進入芯部形成全反射的臨界角。（空氣的折射率近似認(rèn)為是1）c答：設(shè)纖芯-包層臨界全反射角為，則有設(shè)形成纖芯-包層臨界全反射時，光線由空氣進入纖芯的折射角為，則