無機(jī)材料物理性能題庫綜述

1、名詞解釋1 .應(yīng)變：用來描述物體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)位移。2 .彈性模量：表征材料抵抗變形的能力。3 .剪切應(yīng)變：物體內(nèi)部一體積元上的二個(gè)面元之間的夾角變化。4 .滑移：晶體受力時(shí)，晶體的一部分相對(duì)另一部分發(fā)生平移滑動(dòng)，就叫滑移.5 .屈服應(yīng)力：當(dāng)外力超過物理彈性極限，達(dá)到某一點(diǎn)后，在外力幾乎不增加的情況下，變形驟然加快，此點(diǎn)為屈服點(diǎn)，達(dá)到屈服點(diǎn)的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力。6 .塑性：使固體產(chǎn)生變形的力，在超過該固體的屈服應(yīng)力后，出現(xiàn)能使該固體長期保持其變形后的形狀或尺寸，即非可逆性。7 .塑性形變：在超過材料的屈服應(yīng)力作用下，產(chǎn)生變形，外力移去后不能恢復(fù)的形變。8 .粘彈性：一些非晶體和多晶體在比較小

2、的應(yīng)力時(shí)，可以同時(shí)變現(xiàn)出彈性和粘性，稱為粘彈性.9 .滯彈性：彈性行為與時(shí)間有關(guān)，表征材料的形變?cè)趹?yīng)力移去后能夠恢復(fù)但不能立即恢復(fù)的能力。10 .弛豫：施加恒定應(yīng)變，則應(yīng)力將隨時(shí)間而減小，彈性模量也隨時(shí)間而降低。11 .蠕變當(dāng)對(duì)粘彈性體施加恒定應(yīng)力，其應(yīng)變隨時(shí)間而增加，彈性模量也隨時(shí)間而減小。12 .應(yīng)力場強(qiáng)度因子：反映裂紋尖端彈性應(yīng)力場強(qiáng)弱的物理量稱為應(yīng)力強(qiáng)度因子。它和裂紋尺寸、構(gòu)件幾何特征以及載荷有關(guān)。13 .斷裂韌性：反映材料抗斷性能的參數(shù)。14 .沖擊韌性：指材料在沖擊載荷下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。15 .亞臨界裂紋擴(kuò)展：在低于材料斷裂韌性的外加應(yīng)力場強(qiáng)度作用下所發(fā)生的裂紋緩慢擴(kuò)

3、展稱為亞臨界裂紋擴(kuò)展。16 .裂紋偏轉(zhuǎn)增韌：在擴(kuò)展裂紋剪短應(yīng)力場中的增強(qiáng)體會(huì)導(dǎo)致裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而干擾應(yīng)力場，導(dǎo)致機(jī)體的應(yīng)力強(qiáng)度降低，起到阻礙裂紋擴(kuò)展的作用。17 .彌散增韌：在基體中滲入具有一定顆粒尺寸的微細(xì)粉料達(dá)到增韌的效果，稱為彌散增韌。18 .相變?cè)鲰g：利用多品多相陶瓷中某些相成份在不同溫度的相變，從而達(dá)到增韌的效果，稱為相變?cè)鲰g。19 .熱容：分子熱運(yùn)動(dòng)的能量隨著溫度而變化的一個(gè)物理量，定義為物體溫度升高1K所需要的能量。20 .比熱容：將1g質(zhì)量的物體溫度升高1K所需要增加的熱量，簡稱比熱。21 .熱膨脹：物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。熱傳導(dǎo)：當(dāng)固體材料一端的溫度筆另一端

4、高時(shí)，熱量會(huì)從熱端自動(dòng)地傳向冷端。22 .熱導(dǎo)率：在物體內(nèi)部垂直于導(dǎo)熱方向取兩個(gè)相距1米，面積為1平方米的平行平面，若兩個(gè)平面的溫度相差1K,則在1秒內(nèi)從一個(gè)平面?zhèn)鲗?dǎo)至另一個(gè)平面的熱量就規(guī)定為該物質(zhì)的熱導(dǎo)率。23 .熱穩(wěn)定性：指材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力，又稱為抗熱震性。24 .抗熱沖擊斷裂性：材料抵抗溫度急劇變化時(shí)瞬時(shí)斷裂的性能。25 .抗熱沖擊損傷性：材料抵抗熱沖擊循環(huán)作用下緩慢破壞的性能。26 .熱應(yīng)力：材料熱膨脹或收縮引起的內(nèi)應(yīng)力。27 .聲頻支振動(dòng)：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)中包含頻率甚低的格波時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彼此間的位相差不大，格波類似于彈性體中的應(yīng)變波，稱為“聲頻支振動(dòng)”。28 .光頻支振動(dòng)

5、：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)中包含頻率甚高的格波時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彼此間的位相差很大，臨近質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)幾乎相反，頻率往往在紅外光區(qū)，稱為“光頻支振動(dòng)”。29 .杜隆-珀替定律：恒壓下元素的原子熱容為25J/（k-mol）;30 .奈曼-柯普定律：化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和。31 .光的吸收：光透過介質(zhì)時(shí)，會(huì)引起電子躍遷或者原子的振動(dòng)，從而引起能量的損失，這種現(xiàn)象叫做光的吸收。32 .鏡反射：反射光線具有明確的方向性。33 .漫反射：光照到粗糙不平的材料表面，發(fā)生各個(gè)方向的反射。34 .本征吸收：晶體受到光照射時(shí)，電子吸收光子能量，從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶。35 .晶體的熱缺陷：由于晶體中的原子（或離子）的熱

6、運(yùn)動(dòng)而造成的缺陷。36 .雙堿效應(yīng)：堿金屬離子總濃度相同的情況下，含兩種堿金屬離子比含一種堿金屬離子的玻璃電導(dǎo)要低。37 .壓堿效應(yīng)：含堿玻璃種加入二價(jià)金屬氧化物，特別是重金屬氧化物，使玻璃的電導(dǎo)率降低。38 .n型半導(dǎo)體：主要依靠電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體。39 .p型半導(dǎo)體：主要依靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體。40 .雜質(zhì)電導(dǎo)：由固體較弱離子運(yùn)動(dòng)造成的電導(dǎo)，主要為雜質(zhì)。41 .導(dǎo)帶：只部分填充電子的能帶，起導(dǎo)電作用。42.禁帶：能帶的空隙。43 .p-n結(jié)：指在同一半導(dǎo)體樣品中，可以部分是n型，部分是p型，它們之間的交界區(qū)域。44 .電偶極子：由一個(gè)正電荷q和另一個(gè)符號(hào)相反、數(shù)量相等的負(fù)電荷-q由于某種原因而

7、堅(jiān)固的互相束縛與不等于零的距離上所組成。45 .電偶極矩：負(fù)電荷到正電荷的矢量l與其電荷量的乘積。46 .電介質(zhì)：在電場作用下，能建立極化的一切物質(zhì)。47 .極化：介質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）正負(fù)電荷重心分離，從而轉(zhuǎn)變成偶極子。48 .位移極化：在外電場作用下，原子外圍的電子云相對(duì)于原子核發(fā)生位移形成的極化。49 .松弛質(zhì)點(diǎn)：材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子。50 .松弛極化：松弛質(zhì)點(diǎn)由于熱運(yùn)動(dòng)使之分布混亂，電場力使之按電場規(guī)律分布，在一定溫度下發(fā)生極化。51 .轉(zhuǎn)向極化：具有恒定偶極矩的極性分子在外加電場作用下，偶極子發(fā)生轉(zhuǎn)向，趨于和外加電場方向一致，與極性分子的熱運(yùn)動(dòng)達(dá)到統(tǒng)計(jì)平衡狀

8、態(tài)，整體表現(xiàn)為宏觀偶極矩。52 .介電損耗：電介質(zhì)在電場作用下，引起介質(zhì)發(fā)熱，單位時(shí)間內(nèi)損耗的能量。53 .結(jié)構(gòu)損耗：在高頻、低溫下，一類與介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密程度密切相關(guān)的介質(zhì)稱為結(jié)構(gòu)損耗。54 .介電強(qiáng)度：發(fā)生介電擊穿時(shí)的臨界電場強(qiáng)度。55 .鐵電體：在某個(gè)溫度范圍內(nèi)可以自發(fā)極化，而且自發(fā)極化方向隨外電場的反向而反向的介電材料。56 .壓電性：某些晶體材料按所施加的機(jī)械應(yīng)力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。57 .磁場強(qiáng)度：指空間某處磁場的大小。58 .抗磁性物質(zhì)：磁化率為非常小且為負(fù)值，幾乎不隨溫度變化。59 .順磁性物質(zhì)：磁化率為非常小的正數(shù)。60 .鐵磁性物質(zhì)：磁化率為特別大的正數(shù)，隨外磁場的增

9、大而減小。61 .磁疇：鐵磁性或亞鐵磁性材料內(nèi)部可以分成許多磁矩排列相同的微小區(qū)域。磁疇壁：磁疇之間的過度邊界層。62 .磁導(dǎo)率：表征磁性材料被磁化的容易程度，或者說是材料對(duì)外部磁場得敏感程度。計(jì)算題1、通常純鐵的乍=2J/m2,E=2X05MPa,ao=2.510-10m,試求其理論斷裂強(qiáng)度。（8分）答：根據(jù)理想晶體脆性斷裂理論強(qiáng)度公式:2義105乂10隈2-J02.5101/2=41010(Pa)=4104MPa2、已知TiO2陶瓷介質(zhì)的體積密度為4.24g/cm3,分子量為79.9,該介質(zhì)的化學(xué)分子式表達(dá)為AB2,aeA=0.272210-24cm3,aeB=2.76210-24cm3,

10、試用克一一莫方程計(jì)算該介質(zhì)在可見光頻率下的介電系數(shù)，實(shí)測60£=7.1,請(qǐng)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。答：克莫方程為：（sr-1）/（sr+2）=£niod/3E0在光頻下，僅有電子位移對(duì)介電常數(shù)有影響，在金紅石晶體中有兩種原子，其中一個(gè)鈦原子、兩個(gè)氧原子，并由國際單位制換算成厘米克秒制單位，此時(shí)克莫方程可寫為：（立-1）/3£+2）=4n（noteTi4+2nueO2-）/3n=（P/M）6.0221023通過計(jì)算可得：立=11.3與實(shí)測立=7.3進(jìn)行比較，有較大的差別，其原因主要是在推導(dǎo)克莫方程時(shí)，忽略了影響局部電場中的E3,而E3=0,僅適用于分子間作用很弱的氣體、

11、非極性液體、非極性固體、具有適當(dāng)對(duì)稱性的立方型結(jié)構(gòu)固體。而金紅石為四方型結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)與組成的特點(diǎn)，其E3對(duì)局部電場的貢獻(xiàn)不能被忽略。3、有一材料E=2X101*/m2,七=8N/m,試計(jì)算在7M107N/m2的拉應(yīng)力作用下，該材料的臨界裂紋長度。（4分）2Es2210118c=r=1i710=0.208101m)則該臨界裂紋長度為0.416mm.4、有一構(gòu)件，實(shí)際使用應(yīng)力°為1.30Gpa,有以下兩種鋼待選：甲鋼：（ys=1.95GPa,Kc=45MPam1/2乙鋼：（ys=1.56GPa,KIC=75MPam1/2試根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)及斷裂力學(xué)觀點(diǎn)分析哪種鋼更安全，并說明原因.（6分

12、）（已知：Y=1.5,最大裂紋尺寸為1mm）。答：根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)：（7安全系數(shù)服強(qiáng)度甲鋼的安全系數(shù)：n=（rys/（7=1.95/1.30=1.5乙鋼的安全系數(shù)：n=（Tys/（7=1.56/1.30=1.2可見，選擇甲鋼比乙鋼安全。（2分）但是，根據(jù)，構(gòu)件的脆性斷裂是裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，所以應(yīng)I計(jì)算KI是否超過KIC據(jù)計(jì)算，Y=1.5,設(shè)最大裂紋尺寸為1mm,則由ki二論我算出：（1分）甲鋼的斷裂應(yīng)力：（TCJ4520=1.34GPa（1分）1.5,0.001/2乙鋼的斷裂應(yīng)力：（Tc=75*10.=2.24GPa（1分）1.5,0.001/2可見，甲鋼不安全，會(huì)導(dǎo)致低應(yīng)力脆性斷裂；乙鋼安全可

13、靠?？梢?，兩種設(shè)計(jì)方法得出截然相反的結(jié)果。按斷裂力學(xué)觀點(diǎn)設(shè)計(jì)，既安全可靠，又能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，合理使用材料。而按傳統(tǒng)觀點(diǎn)，片面地追求高強(qiáng)度，其結(jié)果不但不安全，而且還埋沒了乙鋼這種非常合用的材料。（1分）5.光通過一塊厚度為1mmi勺透明Al2Q板后強(qiáng)度降低了15%試計(jì)算其吸收和散射系數(shù)的總和。I=I0es)x0.85=e«不為）0.11(:產(chǎn)s)x一二e101二s=-10ln0.85=1.625cm6.一截面為0.6cm2,長為1cm的n型GaAs樣品，設(shè)也=8000cm2/V.s3,n=1015cm,試求該樣品的電阻。r111一一=1=T-=Fy9=0.781cm二nq，101

14、.6108000_l1R=0.781=13S0.68.一鋼板受有長向拉應(yīng)力350MPa如在材料中有一垂直于拉應(yīng)力方向的中心穿透缺陷，長8mm（=2c）此鋼材的屈服強(qiáng)度為1400MPa計(jì)算塑性區(qū)尺寸口及其裂縫半長c的比值。討論用此試件來求Kc值的可能性。K=丫。Jc=Oo.Vc=39.23Mpa.m/2r0=(-K-)2=0.125mm2二二并1r0/c=0.125/4=0.031>=>0.021用此試件來求Kc值的不可能15二簡答題1、試分析應(yīng)如何選擇陶瓷制品表面釉層的熱膨脹系數(shù)，可以使制品的力學(xué)強(qiáng)度得以提高。（6分）答：一般陶瓷用品，選擇釉的膨脹系數(shù)適當(dāng)?shù)匦∮谂黧w的膨脹系數(shù)時(shí)，制

15、品的力學(xué)強(qiáng)度得以提高。原因：（1）釉的膨脹系數(shù)比坯小，燒成后的制品在冷卻過程中表面釉層的收縮比坯體小，使釉層中存在壓應(yīng)力，均勻分布的預(yù)壓應(yīng)力能明顯地提高脆性材料的力學(xué)強(qiáng)度。同時(shí)，這一壓應(yīng)力也抑制釉層微裂紋的發(fā)生，并阻礙其發(fā)展，因而使強(qiáng)度提高；（2）當(dāng)釉層的膨脹系數(shù)比坯體大，則在釉層中形成張應(yīng)力，對(duì)強(qiáng)度不利，而且過大的張應(yīng)力還會(huì)使釉層龜裂。另：釉層的膨脹系數(shù)不能比坯體小太多，否則會(huì)使釉層剝落，造成缺陷。2、下圖為典型的低碳鋼拉伸時(shí)的力-伸長曲線。試根據(jù)該圖回答以下問題：（12分）（1）整個(gè)拉伸過程中的變形可分為哪四個(gè)階段？（2）如該曲線的橫坐標(biāo)為應(yīng)變£,縱坐標(biāo)為應(yīng)力d則從曲線中可讀出：

16、比例極限，彈性極限，屈服點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度，分別將各參數(shù)在圖中標(biāo)出。（3）彈性比功如何計(jì)算，如何提高材料的彈性比功。答：（1）整個(gè)拉伸過程中的變形可分為哪四個(gè)階段：彈性變形、屈服變形、均勻塑性變形和不均勻集中塑性變形。（4分）（2）見圖（4分）（3）定義：材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力，又稱為彈性比能或應(yīng)變比能，表示材料的彈性好壞。（2分）提高材料的彈性比功的途徑：提高bq降低E（2分）3、試從晶體的勢能曲線分析在外力作用下塑性形變的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理論。答：理想中的原子處于周期性勢場中，一維單原子鏈的勢能曲線如圖，如果在晶體中存在位錯(cuò)，則在位錯(cuò)處的原子處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，即原子仍處于勢阱中，但其能量高于

17、格點(diǎn)上原子的能量，有位錯(cuò)的一維單原子鏈的勢能曲線如圖，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需的能量要小于格點(diǎn)上原子的運(yùn)動(dòng)，如果有外力的作用，則使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的能量進(jìn)一步降低，更有利于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。4、玻璃是無序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不可能有滑移系統(tǒng)，呈脆性，但在高溫時(shí)又能變形，為什么？答：正是因?yàn)榉情L程有序，許多原子并不在勢能曲線低谷；有一些原子鍵比較弱，只需較小的應(yīng)力就能使這些原子間的鍵斷裂；原子躍遷附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服應(yīng)力就能變形-粘性流動(dòng)。5、影響塑性形變的因素有哪些？并對(duì)其進(jìn)行說明。答：晶體結(jié)構(gòu)和鍵型。本征因素：晶粒內(nèi)部的滑移系統(tǒng)相互交截、晶界處的應(yīng)力集中、晶粒大小和分布；外來因素：晶界作為點(diǎn)缺陷的

18、源和阱，易于富積雜質(zhì)，沉淀有第二相。特別當(dāng)含有低熔點(diǎn)物質(zhì)時(shí)，多晶材料的高溫塑性滑移首先發(fā)生在晶界。（雜質(zhì)在品界的彌散、晶界處的第二相、晶界處的氣孔。6、斷裂能包括哪些內(nèi)容？答：熱力學(xué)表面能：固體內(nèi)部新生單位原子面所吸收的能量。塑性形變能：發(fā)生塑變所需的能量。相變彈性能：晶粒彈性各向異性、第二彌散質(zhì)點(diǎn)的可逆相變等特性，在一定的溫度下，引起體內(nèi)應(yīng)變和相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力。結(jié)果在材料內(nèi)部儲(chǔ)存了彈性應(yīng)變能。微裂紋形成能：在非立方結(jié)構(gòu)的多晶材料中，由于彈性和熱膨脹各向異性，產(chǎn)生失配應(yīng)變，在晶界處引起內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)變能大于微裂紋形成所需的表面能，在晶粒邊界處形成微裂紋。7、克服材料脆性和改善其強(qiáng)度的關(guān)鍵是什么？答：

19、提高材料的斷裂能，便于提高抵抗裂紋擴(kuò)展的能力；減小材料內(nèi)部所含裂紋缺陷的尺寸，以減緩裂紋尖端的應(yīng)力集中效應(yīng)。8、簡述提高無機(jī)材料強(qiáng)度，改進(jìn)材料韌性的措施。（10分）答：a、微晶、高密度與高純度b、提高抗裂能力與預(yù)加應(yīng)力c、化學(xué)強(qiáng)化d、相變?cè)鲰gf、彌散增韌9、根據(jù)抗熱沖擊斷裂因子對(duì)熱穩(wěn)定性的影響，分析提高抗熱沖擊斷裂性能的措施。（10分）答：提高抗熱沖擊斷裂性能的措施：a、提高材料強(qiáng)度仿減小彈性模量E,使”或高-提高材料的柔韌性，能吸收較多的彈性應(yīng)變能而不致開裂，提高了熱穩(wěn)定性。b、提高材料的熱導(dǎo)率Nc減小材料的熱膨脹系數(shù)a;d、減小材料的表面熱傳遞系數(shù)h；e、減小產(chǎn)品的有效厚度。10、什么是相

20、變?cè)鲰g？RJ用ZrO2由四方轉(zhuǎn)變成單斜相的相變過程可以改善陶瓷材料的斷裂韌性，簡述其機(jī)理。答：相變?cè)鲰g是利用多品多相陶瓷中某些相在不同溫度下發(fā)生相變從而增韌的效果.（4分）ZrO2由四方轉(zhuǎn)變成單斜相的相變過程中，體積增加3-5%,（2分）這體積效應(yīng)使得材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或者微裂紋。（2分）當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，材料內(nèi)部因?yàn)閼?yīng)力集中或者微裂紋可以部分或者全部抵抗外力作用，從而改善材料的斷裂韌性。（2分）11、請(qǐng)定性介紹陶瓷受球形壓力作用時(shí)，壓痕應(yīng)力場下材料中裂紋的形成至材料斷裂的過程。答：壓痕裂紋可能起源于試樣上原有的裂紋，也可能是在壓頭加載時(shí)產(chǎn)生的。（2分）陶瓷受球形壓力作用，先產(chǎn)生彈性形變，抵

21、抗部分外加應(yīng)力；然后產(chǎn)生塑性變形。（2分）當(dāng)彈性變形和塑性形變都不能夠完全抵抗外加作用力時(shí)，材料形成誘發(fā)裂紋，首先是應(yīng)力集中點(diǎn)成核。（2分）一個(gè)給定的裂紋能否充分發(fā)展成臨界狀態(tài)的裂紋，取決于其尺度、位置和其與張應(yīng)力軸的相對(duì)取向，即在能量方面它應(yīng)該具有足夠克服阻礙裂紋發(fā)展的初級(jí)勢壘的條件，滿足Griffith裂紋擴(kuò)展理論。（2分）裂紋擴(kuò)展分成穩(wěn)態(tài)的裂紋擴(kuò)展過程（當(dāng)應(yīng)變能釋放率足以支付斷裂表面能增量，原子鍵的破壞就會(huì)發(fā)生）和動(dòng)態(tài)的裂紋擴(kuò)展過程（原子鍵的破壞過程呈分段的連續(xù)性），最后材料斷裂。（2分）12、提高無機(jī)材料透光性的措施有哪些？答：a提高原料的純度b添加外加劑：一方面這些質(zhì)點(diǎn)將降低材料的透

22、光率，但由于添加這些外加劑將可以降低材料的氣孔，從而提高材料的透光率c工藝措施:采用熱壓法比普通燒結(jié)法更容易排除氣孔，即降低氣孔，將晶粒定向排列將可以提高材料的透光率.13、TiO2廣泛應(yīng)用于不透明搪瓷釉。其中的光散射顆粒是什么？顆粒的什么特性使這些釉獲得高度不透明的品質(zhì)？（5分）答：其中的光散射顆粒是TiO2（2分），該顆粒不與玻璃相互作用，且顆粒與基體材料的相對(duì)折射率很大，再加上顆粒尺寸與光的波長基本相等，則使釉獲得高度不透明的品質(zhì)（3分）。14、（1）鐵氧體按結(jié)構(gòu)分有哪六種主要結(jié)構(gòu)？（2）半導(dǎo)體激光器中，與激光輻射相關(guān)的三個(gè)能級(jí)躍遷過程是什么？答：（1）6種：尖晶石型、石榴石型、磁鉛石型

23、、鈣鈦礦型、鈦鐵礦型和鴇青銅型。（2）和激光發(fā)射有關(guān)的躍遷過程是：吸收，自發(fā)輻射和受激輻射。Ei是基態(tài)，E2是激發(fā)態(tài)，電子在這二個(gè)能級(jí)中躍遷有能量變化。在自發(fā)輻射時(shí)，hvi2的能量相同，但其位相和傳播方向等各不相同，而在受激輻射時(shí)，h2的所有特性如能量，位相和傳播方向等都相同。15、金屬、半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高如何變化？說明原因。答：金屬的電阻隨溫度的升高而增大，半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而減小。對(duì)金屬材料，盡管溫度對(duì)有效電子數(shù)和電子平均速率幾乎沒有影響，然而溫度升高會(huì)使離子振動(dòng)加劇，熱振動(dòng)振幅加大，原子的無序度增加，周期勢場的漲落也加大（2分）。這些因素都使電子運(yùn)動(dòng)的自由稱減小，散射幾率增加

24、而導(dǎo)致電阻率增大。而對(duì)半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時(shí)，滿帶中有少量電子有可能被激發(fā)到上面的空帶中去（1分），在外電場作用下，這些電子將參與導(dǎo)電（1分）。同時(shí)，滿帶中由于少了一些電子，在滿帶頂部附近出現(xiàn)了一些空的量子狀態(tài)，滿帶變成了部分占滿的能帶（2分），在外電場作用下，仍留在滿帶中的電子也能夠起導(dǎo)電作用（1分）。16、雜質(zhì)原子使純金屬的電導(dǎo)率如何變化？說明原因。答：雜質(zhì)原子使純金屬的電導(dǎo)率下降（2分），其原因是：溶質(zhì)原子溶入后，在固溶體內(nèi)造成不規(guī)則的勢場變化（1分），嚴(yán)重影響自由電子的運(yùn)動(dòng)（2分）。17、何謂雙堿效應(yīng)？以K2O,Li2O氧化物為例解釋產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答:雙堿效應(yīng)是指當(dāng)玻璃中堿金屬離子總

25、濃度較大時(shí)（占玻璃組成2530%）,堿金屬離子總濃度相同的情況下，含兩種堿金屬離子比含一種堿金屬離子的玻璃電導(dǎo)率要小。當(dāng)兩種堿金屬濃度比例適當(dāng)時(shí)，電導(dǎo)率可以降到很低。這種現(xiàn)象的解釋如下：K2O,Li2O氧化物中，K+和Li+占據(jù)的空間與其半徑有關(guān)，因?yàn)椋?+>2+）,在外電場作用下，一價(jià)金屬離子移動(dòng)時(shí)，Li+離子留下的空位比K+留下的空位小，這樣K+只能通過本身的空位。Li+進(jìn)入體積大的K+空位中，產(chǎn)生應(yīng)力，不穩(wěn)定，因而也是進(jìn)入同種離子空位較為穩(wěn)定。這樣互相干擾的結(jié)果使電導(dǎo)率大大下降。此外由于大離子K+不能進(jìn)入小空位，使通路堵塞，妨礙小離子的運(yùn)動(dòng)，遷移率也降低。18、何謂壓堿效應(yīng)？解釋產(chǎn)

26、生這種現(xiàn)象的原因。答：壓堿效應(yīng)是指在含堿破璃中加入二價(jià)金屬氧化物，特別是重金屬氧化物，使玻璃的電導(dǎo)率降低，相應(yīng)的陽離子半徑越大，這種效應(yīng)越強(qiáng)。壓堿效應(yīng)現(xiàn)象的解釋：這是由于二價(jià)離子與玻璃中氧離子結(jié)合比較牢固，能嵌入玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以致堵住了遷移通道，使堿金屬離子移動(dòng)困難，因而電導(dǎo)率降低。如用二價(jià)離子取代堿金屬離子，也得到同樣效果。19、表征超導(dǎo)體性能的三個(gè)主要指標(biāo)是什么？（6分）答：超導(dǎo)體性能的三個(gè)主要指標(biāo)為：臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc,即成為超導(dǎo)態(tài)的最高溫度；（2分）臨界磁場He,即能破壞超導(dǎo)態(tài)的最小磁場，He的大小與超導(dǎo)材料的性質(zhì)有關(guān)；（2分）（2分）臨界電流密度Jo,即材料保持超導(dǎo)狀態(tài)的最大輸入電流2

27、0、何謂塞貝克效應(yīng)？其實(shí)質(zhì)及產(chǎn)生的原因是什么？答：當(dāng)兩種不同的金屬或合金A、B聯(lián)成閉合回路，且兩接點(diǎn)處溫度不同，則回路中將產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱塞貝克效應(yīng)。其實(shí)質(zhì)在于兩種金屬接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生接觸電勢差。這種接觸電勢差是由于兩種金屬中電子逸出功不同及兩種金屬中電子濃度不同所造成的。21、（1）什么是西貝克（Seeback漱應(yīng)？它是哪種材料的基礎(chǔ)。（2）超導(dǎo)體二個(gè)基本性能指標(biāo)“零電阻及其臨界轉(zhuǎn)變溫度”和“完全抗磁性及臨界磁場強(qiáng)度”是什么？答：（1）西貝克（Seeback激應(yīng)是溫差電動(dòng)勢效應(yīng)-廣義地，在半導(dǎo)體材料中，溫度和電動(dòng)勢可以互相產(chǎn)生.實(shí)際上是材料的熱和電之間轉(zhuǎn)化，可以指導(dǎo)人們?cè)跓犭娭g建立相互聯(lián)系

28、，是熱電材料的基礎(chǔ)。（2）零電阻及其臨界轉(zhuǎn)變溫度：在超導(dǎo)體環(huán)路中感生一電流，在一段時(shí)間內(nèi)電流下降是I=Ioexp（-（R/L）2）,R:環(huán)路電阻值，L:環(huán)路自感，Io:觀察時(shí)間內(nèi)感生電流，若R<10-26Q?cm,可以認(rèn)為是零電阻.這時(shí)候的溫度是由正常導(dǎo)電態(tài)轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)體的溫度-臨界轉(zhuǎn)變溫度.完全抗磁性和臨界磁場強(qiáng)度：在超導(dǎo)體處在磁場中，超導(dǎo)體在表面形成屏蔽電流，使得外加的磁場被排斥在超導(dǎo)體之外.當(dāng)屏蔽電流到達(dá)一定值，超導(dǎo)體就被破壞成為導(dǎo)體.22、請(qǐng)闡述PTC現(xiàn)象的機(jī)理。答：PTC現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來，有各種各樣的理論試圖說明這種現(xiàn)象。其中，Heywang理論能較好地說明PTC現(xiàn)象。該理論認(rèn)為n型半導(dǎo)體陶瓷的晶界上具有表面能級(jí)，此表面能級(jí)可以捕獲載流子，從而在兩邊晶粒內(nèi)產(chǎn)生一層電子耗損層，形成肖特基勢壘。這種肖特基勢壘的高度與介電常數(shù)有關(guān)。在鐵電相范圍內(nèi)，介電系數(shù)大，勢壘低。當(dāng)溫度超過店里點(diǎn)，根據(jù)居里-外斯定律，材料的介電系數(shù)急劇減少，勢壘增高，從而引起電阻率的急劇增加。23、何謂空間電荷？陶瓷中產(chǎn)生空間電荷的原因有哪些？答：在電場作用下，不均勻介質(zhì)的正負(fù)間隙離子分別向負(fù)正極移動(dòng)，引起瓷體內(nèi)各點(diǎn)離子密度變化，即出現(xiàn)電偶極矩，在電極附近積聚的離子電荷就是空間電荷。實(shí)際上，除了介質(zhì)的不均勻性以外