材料物理性能

1、 材料的導電性能1、 霍爾效應 電子電導的特征是具有霍爾效應。 置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢差，這種現(xiàn)象稱霍爾效應。 形成的電場EH，稱為霍爾場。表征霍爾場的物理參數(shù)稱為霍爾系數(shù)，定義為： 霍爾系數(shù)RH有如下表達式： 表示霍爾效應的強弱?；魻栂禂?shù)只與金屬中自由電子密度有關2、 金屬的導電機制 只有在費密面附近能級的電子才能對導電做出貢獻。 利用能帶理論嚴格導出電導率表達式：式中： nef表示單位體積內(nèi)實際參加傳導過程的電子數(shù)； m *為電子的有效質(zhì)量，它是考慮晶體點陣對電場作用的結果。此式不僅適用于金屬，也適

2、用于非金屬。能完整地反映晶體導電的物理本質(zhì)。 量子力學可以證明，當電子波在絕對零度下通過一個完整的晶體點陣時，它將不受散射而無阻礙的傳播，這時電阻為零。只有在晶體點陣完整性遭到破壞的地方，電子波才受到散射(不相干散射)，這就會產(chǎn)生電阻金屬產(chǎn)生電阻的根本原因。由于溫度引起的離子運動(熱振動)振幅的變化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶體中異類原子、位錯、點缺陷等都會使理想晶體點陣的周期性遭到破壞。這樣，電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻，降低導電性。3、 馬西森定律 （P94題11） 試說明用電阻法研究金屬的晶體缺陷（冷加工或高溫淬火）時威懾年電阻測量要在低溫下進行。 馬西森（Matthisse

3、n）和沃格特（Vogt）早期根據(jù)對金屬固溶體中的溶質(zhì)原子的濃度較小，以致于可以略去它們之間的相互影響，把金屬的電阻看成由金屬的基本電阻L(T)和殘余電阻組成，這就是馬西森定律（ Matthissen Rule），用下式表示：是與雜質(zhì)的濃度、電缺陷和位錯有關的電阻率。L(T)是與溫度有關的電阻率。4、 電阻率與溫度的關系 金屬的溫度愈高，電阻也愈大。 若以0和t表示金屬在0 和T溫度下的電阻率，則電阻與溫度關系為: 在t 溫度下金屬的電阻溫度系數(shù)：5、 電阻率與壓力的關系 在流體靜壓壓縮時，大多數(shù)金屬的電阻率降低。 在流體靜壓下金屬的電阻率可用下式計算式中：0表示在真空條件下的電阻率；p表示壓力

4、；是壓力系數(shù)(負值10-510-6 )。 正常金屬（鐵、鈷、鎳、鈀、鉑等），壓力增大，金屬電阻率下降；反常金屬（堿土金屬和稀土金屬的大部分）6、 缺陷對電阻率的影響：不同類型的缺陷對電阻率的影響程度不同，空位和間隙原子對剩余電阻率的影響和金屬雜質(zhì)原子的影響相似。點缺陷所引起的剩余電阻率變化遠比線缺陷的影響大。7、 固溶體的電阻率 形成固溶體時電阻率的變化：當形成固溶體時，合金導電性能降低。因為在溶劑晶格中溶入溶質(zhì)原于時，溶劑的晶格發(fā)生扭曲畸變，破壞了晶格勢場的周期性，從而增加了電子散射幾率，電阻率增高。所當然的，且原于半徑差越大，固溶體電阻也越大。但是，點陣畸變不是固溶體電阻增大的唯一原因。

5、有序合金電阻率（會分析電阻率的變化）兩個因素：固溶體有序化 合金組元化學作用加強 電子結合更強 導電電子數(shù)減少 電阻率增加固溶體有序化 離子勢場更為對稱 電子散射幾率大幅降低 電阻率減小通常，第二個因素的作用占優(yōu)勢，故當合金有序化時，電阻率降低。8、 晶體離子電導 離子電導是帶電荷的離子載流子在電場作用下的定向運動。 離子電導分兩種情況：本征電導（固有離子電導）、雜質(zhì)電導。本征電導：組成晶體點陣的基本離子由于熱運動而離開晶格，形成熱缺陷，這種熱缺陷無論是離子或空位都可以在電場作用下成為導電的載流子，參與導電。雜質(zhì)電導：由固定相對較弱的離子運動引起的，主要是雜質(zhì)離子。一般情況下，由于雜質(zhì)離子與晶

6、格聯(lián)系弱，所以，在較低溫度下雜質(zhì)電導表現(xiàn)顯著，而本征電導在高溫下才成為導電主要表現(xiàn)。 熱缺陷的濃度取決于溫度和缺陷的形成能。 離子導電的影響因素：1) 溫度的影響：溫度以指數(shù)形式影響其電導率。隨著溫度從低溫向高溫增加，其電阻率的對數(shù)的斜率會發(fā)生變化，即出現(xiàn)拐點。注意，在分析右曲線時，拐點并不一定是離子導電機制變化，也可能是導電載流子種類發(fā)生變化。2) 離子性質(zhì)、晶體結構的影響（會判斷）：晶體熔點高，原子之間的結合力大，導電激活能高，電導率降低。9、 半導體（用能帶結構理論解釋n、p型半導體的區(qū)別）特點：（p型）靠近價帶頂部形成受主能級。（n型）靠近倒帶底部形成施主能級。10、超導體 超導體的兩

7、個物理特性：完全導電性、完全抗磁性。 兩類超導體的基本特征：（1）第一類超導體：Hc 和Ic 很低，由于其臨界電流密度和臨界磁場較低，幾乎沒有實用的可能性。（2）第二類超導體：除金屬元素釩、锝和鈮外，第II類超導體主要包括金屬化合物及其合金。 庫柏（Cooper)電子對當電子間有凈的吸引作用時，費密面附近的兩個電子將形成束縛的電子對的狀態(tài)，它的能量比兩個獨立的電子的總能量低，這種電子對狀態(tài)稱為庫柏對。11、電阻的測量方法及應用（特點、適用范圍，會選擇）A. 電橋法測量直流電阻最常用的方法優(yōu)點：測量的準確度幾乎等于標準量的準確度。缺點：測量過程中，為獲得平衡狀態(tài)，需進行反復調(diào)節(jié)，測試速度慢，不能

8、適應大量、快速測量的需要。直流單電橋測電阻的范圍在11M之間。雙臂電橋（凱爾文電橋），測量直流小電阻。B. 電位差計法優(yōu)點：測金屬電阻隨溫度變化時C. 直流四探針法（四電極法）主要用于半導體材料或超導體等低電阻率的測試D. 電阻法測量固溶體溶解度曲線、研究合金時效、研究馬氏體轉變、研究疲勞和裂紋擴展、研究有序轉變、鋼的回火及過冷奧氏體分解等。 材料的介電性能1、 相對介電常數(shù)r = C/Co物理意義：反映了電介質(zhì)材料在靜電場中的極化特性2、 電介質(zhì)：通常指電阻率大于1010cm 的一類在電場中以感應而并非傳導的方式呈現(xiàn)其電學性能的材料。在電場作用下建立極化的物質(zhì)。介電常數(shù)是表征電介質(zhì)的最基本的

9、參量。3、 電介質(zhì)的極化：在電場作用下，正、負束縛電荷只能在微觀尺度上作相對位移，不能作定向運動。正負束縛電荷間的相對偏移，產(chǎn)生感應偶極矩。在外電場作用下, 電介質(zhì)內(nèi)部感生偶極矩的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。4、 電介質(zhì)的極化機制 注意：鐵電體中自發(fā)極化的產(chǎn)生是不需要外加電場誘導的，完全是由特殊晶體結構誘發(fā)的。 極化強度：電介質(zhì)在電場作用下的極化程度用極化強度矢量P表示，極化強度P是電介質(zhì)單位體積內(nèi)的感生偶極矩，可表示為： 單位為庫侖/米2 (C/m2)說明：(1) 真空中 P = 0 ，真空中無電介質(zhì)。(2) 導體內(nèi) P = 0 ，導體內(nèi)不存在電偶極子。(3) 電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被

10、極化的程度，排列愈有序說明極化愈烈。 介電系數(shù)是綜合反映介質(zhì)內(nèi)部電極化行為的一個主要宏觀物理量。5、 電介質(zhì)極化類型（包括電子位移極化、）；馳豫極化（電子馳豫極化、離子馳豫極化）；取向極化；空間電荷極化。 彈性位移極化（瞬時極化）（1） 電子位移極化：在外電場作用下，原于外圍的電子軌道相對于原子核發(fā)生位移，原子中的正、負電荷重心產(chǎn)生相對位移。響應時間為10-1410-16 S可見光頻段（2） 離子位移極化：離子在電場作用下偏移平衡位置的移動，相當于形成一個感生偶極矩；也可以理解為離子晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長。響應時間為10-1210-13 S 微波頻段 注：只有當分子結構有極化時，離

11、子的位移極化才表現(xiàn)的較為突出，在無極性分子中離子位移極化率很小，這時仍以電子極化為主。 馳豫（松弛）極化概念：當材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子等弛豫質(zhì)點時，溫度造成的熱運動使這些質(zhì)點分布混亂，而電場使它們有序分布，平衡時建立了極化狀態(tài)。這種極化具有統(tǒng)計性質(zhì)，稱為熱弛豫(松弛)極化。特點：（1）與熱運動有關； （2）極化需要克服一定的勢壘，因而需要消耗一定的能量。是非彈性的；（3）不可逆；（4）帶電質(zhì)點熱運動距離遠。包括： （1） 電子馳豫極化eT響應時間為10-210-9 S （2） 離子馳豫極化aT響應時間為10-210-5S 無線電頻率 取向（轉向）極化概念：指極性介電體的分子偶極

12、矩在外電場作用下，沿外施電場方向轉向，而產(chǎn)生宏觀偶極矩的極化。注：介質(zhì)中存在固有電矩。響應時間為10-210-10S無線電頻率 空間電荷極化概念：離子多晶體的晶界處、晶體缺陷、微區(qū)夾層與不均質(zhì)結構等存在空間電荷，這些混亂分布的空間電荷，在外電場作用下，趨向于有序化，即空間電荷的正負電荷質(zhì)點分別向外電場的負、正極方向移動，從而表現(xiàn)為極化。響應時間：大約幾秒到數(shù)十分鐘，甚至數(shù)十小時。注：只對直流和低頻下的強度有貢獻。6、 損耗因子（P141 題1）7、 壓電效應（Piezoeletric effect) 壓電性就是指某些晶體材料按所施加的機械應力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。 正壓電效應-當對石英晶體在

13、一定方向上施加機械應力時，在其兩端表面上會出現(xiàn)數(shù)量相等、符號相反的束縛電荷；而且在一定范圍內(nèi)電荷密度與作用力成正比。 逆壓電效應-石英晶體在一定方向的電場作用下，則會產(chǎn)生外形尺寸的變化，在一定范圍內(nèi)，其形變與電場強度成正比。8、 石英晶體的壓電性 當石英晶體未受外力作用時，正、負離子正好分布在正六邊形的頂角上，形成三個互成120夾角的電偶極矩P1、P2、P3。 如圖(a)所示。因為P = qL（q為電荷量，L為正負電荷之間的距離），此時正負電荷中心重合，電偶極矩的矢量和等于零，即 P1+P2+P30所以晶體表面不產(chǎn)生電荷，呈電中性。 當晶體受到沿x方向的壓力（F x 0 在y、z方向上的分量為

14、： (P1+P2+P3)y = 0 (P1+P2+P3)z= 0 當晶體受到沿x方向的拉力（Fx 0）作用時，其變化情況如圖(c)所示。電偶極矩P1增大， P2、 P3減小，此時它們在x、y、z三個方向上的分量為 (P1 +P2 +P3) x0 (P1+ P2+ P3)y =0 (P1 +P2 +P3)z =0在x軸的正向出現(xiàn)負電荷，在y、z方向依然不出現(xiàn)電荷。可見，當晶體受到沿x(電軸)方向的力Fx 作用時，它在x方向產(chǎn)生正壓電效應，而y、z方向則不產(chǎn)生壓電效應。 晶體在y軸方向受力Fy作用下的情況與Fx 相似。當Fy 0時，晶體的形變與圖（b）相似；當Fy 0時，則與圖（c）相似。由此可見

15、，晶體在y（即機械軸）方向的力 Fy作用下，在x方向產(chǎn)生正壓電效應，在y、z方向同樣不產(chǎn)生壓電效應。 晶體在z軸方向受力Fz的作用時，因為晶體沿x方向和沿y方向所產(chǎn)生的正應變完全相同，所以，正、負電荷中心保持重合，電偶極矩矢量和等于零。這就表明，在沿z(即光軸)方向的力Fz 作用下，晶體不產(chǎn)生壓電效應。9、 壓電陶瓷的壓電效應10、 壓電振子：當向一個具有一定取向和形狀制成的有電極的壓電晶片(或極化了的壓電陶瓷片)輸入電場，其頻率與晶片的機械諧振頻率一致時。就會使晶片因逆壓電效應而產(chǎn)生機械諧振，這種晶片稱為壓電陣子。11、 影響材料壓電性能的因素 晶體結構：壓電效應只能在不具有對稱中心的晶體內(nèi)

16、才能發(fā)生，具有對稱中心的晶體都不具有壓電效應。非極性分子基本不呈現(xiàn)壓電性，空間電荷不均一分布的有可能出現(xiàn)壓電性。 壓電材料的預極化：所謂預極化就是在宏觀不呈現(xiàn)壓電效應的壓電陶瓷上加上一個強直流電，使陶瓷中的電疇沿電場方向取向排列。 時間、溫度：升高溫度會使壓電性能下降。12、 材料的熱釋電性 概念：某些晶體除了由于應力產(chǎn)生電荷以外，溫度的變化也可以引起電極狀態(tài)的改變，因此當均勻加熱時，這類晶體能夠產(chǎn)生極化而形成偶極子。這種效應稱為熱釋電效應（Pyroelectric effect)。 熱釋電效應是由于晶體中存在自發(fā)極化而引起的。 注：（1）具有對稱中心的晶體不可能具有熱釋電性。（2）具有壓電性

17、的晶體不一定就具有熱釋電性，僅當晶體中存在有與其它極軸都不同的唯一極軸時，才可能有熱膨脹引起晶體總電矩的改變，從而表現(xiàn)為熱釋電性。13、 材料的鐵電性 電滯回線（圖見下右圖）及幾個重要參量：飽和極化強度Ps、剩余極化強度Pr、矯頑電場Ec、居里溫度Tc 電疇： 由于電退極化場與極化方向反向，使靜電能升高。在受機械約束時，伴隨著自發(fā)極化的應變還將使應變能增加，所以整體均勻極化的狀態(tài)不穩(wěn)定，晶體趨向于分成多個小區(qū)域。每個區(qū)域內(nèi)部電偶極子沿同一方向，但不同小區(qū)域的電偶極子方向不同，這每個小區(qū)域稱為電疇(簡稱疇)。14、 材料的鐵電性、壓電性和熱釋電性關系（左圖） 材料的磁性能(這章整得不夠精確)1、

18、 磁性的產(chǎn)生原因： 注：物質(zhì)的磁性不是由電子的軌道磁矩和自旋磁矩本身所產(chǎn)生，而是由外加磁場作用下電子繞核運動所感生的附加磁場造成的。2、 磁性的分類 抗磁性：沒有固有原子磁矩 順磁性：有固有磁矩，沒有相互作用 鐵磁性：有固有磁矩，直接交換相互作用 亞鐵磁性：有磁矩，間接交換相互作用 反鐵磁性：有磁矩，直接交換相互作用注：任何物質(zhì)在外場作用下均具有抗磁效應，但只有原子的電子殼層完全填滿了的電子物質(zhì)，抗磁性才能表現(xiàn)出來。（它出現(xiàn)在沒有原子磁矩的材料中）注：A 材料的順磁性來源于原子的固有磁矩。 產(chǎn)生順磁性的條件就是原子的固有磁矩不為零。B 在以下幾種情況下，原子或正離子具有固有磁矩。 (1)具有奇

19、數(shù)個電子的原子或點陣缺陷；(2)內(nèi)殼層未被填滿的原子或離子。金屬中主要有過渡族金屬(d殼層沒有填滿電子)和稀土族金屬(f殼層沒有填滿電子)。C 順磁性物質(zhì)的磁化率是抗磁性物質(zhì)磁化率的1103倍，所以在順磁性物質(zhì)中抗磁性被掩了。3、 鐵磁性、亞鐵磁性材料的特性 磁化曲線 鐵磁體的形狀各向異性是由退磁場引起的。4、 磁致伸縮 概念：鐵磁體在磁場中磁化，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。 可分為兩類：正磁致伸縮是材料在磁化方向伸長，而在垂直于磁化方向縮短，例如鐵。負磁致伸縮是材料在磁化方向縮短，而在垂直于磁化方向伸長，例如鎳。5、 鐵磁性產(chǎn)生的條件原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層；（原子本

20、征磁矩不為零）ad大于3使交換積分A為正。（要有一定的晶體結構）6、 原子間什么力使其自發(fā)磁化？ 是靜電力，而不是磁力。因為與熱運動的能量相比，磁相互作用的能量是太小了。海森堡(Beisenberg)和佛蘭克爾(Frank)按照量子論證明，物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子的電子之間有一種來源于靜電的相互交換作用，由于這種交換作用對系統(tǒng)能量的影響，迫使各原子的磁炬平行或反平行排列。7、反鐵磁性和亞鐵磁性 如果A E2，即電子自旋反平行排列為穩(wěn)定態(tài)。 如果相鄰原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原子磁矩相互抵消，自發(fā)磁化強度等于零，這樣一種特性就是反鐵磁性。 如果相鄰原子磁矩不相等，則自發(fā)磁化強度不等于零，這一

21、特性就是亞鐵磁性。8、 磁疇：鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在很強的“分子場”，在“分子場”的作用下，原子磁矩趨于同向平行排列，即自發(fā)磁化至飽和，稱為自發(fā)磁化；鐵磁體內(nèi)自發(fā)磁化分成若干個小區(qū)域(這種自發(fā)磁化至飽和的小區(qū)域稱為磁疇)，由于各個區(qū)域(磁疇)的磁化方向各不相同，其磁性被此相互抵消，所以大塊鐵磁體對外不顯示磁性。9、 磁疇壁的遷移磁化（大題） 疇壁只是元磁矩方向逐漸改變的過渡層。所謂疇壁的右移，實際上是右疇靠近疇壁的一層元磁矩，由原來朝下的方向開始轉動，相繼進入疇壁區(qū)。與此同時，疇壁區(qū)各元磁矩也發(fā)生轉動，且最左邊一層磁矩最終完成了轉動過程，脫離疇壁區(qū)而加入左疇的行列。 壁移磁化本質(zhì)上也是一種元磁矩的轉

22、動過程，但只是靠近疇壁的元磁矩局部地先后轉動，而且從一個磁疇磁化方向到相鄰磁疇磁化方向轉過的角度是一定 磁化曲線分布示意圖（右圖）10、 增加磁導率的幾個影響因素（待定） 磁導率隨冷加工形變而下降 晶粒愈細，磁導率愈小 為提高材料磁導率就必須減少夾雜物的數(shù)量，減小內(nèi)應力。 降低磁晶各向異性能也可提高磁導率 要增加磁導率，應使材料具有較小的磁致伸縮和磁彈性能11、 影響疇壁遷移的因素： （a）鐵磁材料中夾雜物、第二相、空隙的數(shù)量及其分布。 （b）其次是內(nèi)應力起伏的大小和分布，起伏愈大，分布愈不均勻，對疇壁遷移阻力愈大。為提高材料磁導率就必須減少夾雜物的數(shù)量，減小內(nèi)應力。 （c）磁晶各向異性能的大

23、小。因為壁移實質(zhì)上是原子磁矩的轉動，它必然要通過難磁化方向，故降低磁晶各向異性能也可提高磁導率。 （d）磁致伸縮和磁彈性能也影響壁移過程，因為壁移也會引起材料某一方向的伸長，另一方向則要縮短，故要增加磁導率，應使材料具有較小的磁致伸縮和磁彈性能。12、 影響合金鐵磁性和亞鐵磁性的因素（會判斷） 溫度：在低于居里溫度的條件下，各類鐵磁和亞鐵磁性均隨溫度升高而有所下降，知道居里溫度附近，有一個急劇下降。 加工硬化：磁導率顯著下降，且形變量越大下降也越多。矯頑力則相反，它隨形變量增大而增大。剩磁感應的變化較為復雜，在臨界壓縮范圍(58)急劇下降，而在壓縮量增加時反而上升。凡涉及到磁飽和的參量均與加工

24、硬化無關。 晶粒大?。壕Я＜毣瘜Υ判缘挠绊懪c加工硬化相同，鐵素體的晶粒越細，磁導率越低，而矯頑力相磁滯損耗越大。這是因為晶界是妨礙技術磁化的一個因素。 合金化：如果鐵磁金屬中溶入順磁或抗磁金屬形成置換固溶體，飽和磁化強度Ms總是要降低，且隨著溶質(zhì)原子濃度的增加而下降。14、復數(shù)磁導率 定義為彈性磁導率，代表了磁性材料中儲存能量的磁導率”稱為損耗磁導率，它與磁性材料磁化一周的損耗有關。15、交變磁場作用下的能量損耗（三種損耗的概念） 渦流損耗：渦流在鐵心內(nèi)流動時，在所經(jīng)回路的導體電阻上產(chǎn)生的能量損耗。 磁滯損耗：瑞利磁滯回線的上升支和下降支（右圖） 剩余損耗：在低頻和弱磁場條件下，剩余損耗主要是

25、磁后效引起的。由于磁后效機制不同，其表現(xiàn)也不同。磁后效就是處于外磁場為Ht0的磁性材料突然收到外磁場的階躍變換到Ht1磁感應強度不是瞬時到達而是一部分瞬時另一部分緩慢趨向。16、軟磁材料 概念： 特點：軟磁材料磁致回線細長，磁導率高，矯頑力低，鐵芯損耗低，容易磁化，也容易去磁。（磁化曲線狹窄） 組織結構與性能關系：1) 通過使用高純的原料、改善熔煉鑄造工藝條件及其后的加工過程，提高材料的均勻性降低矯頑力，提高磁導串，降低鐵芯損耗。2) 通過降低磁各向異性，增加純度-改善初始磁導率，降低磁滯損耗。3) 通過增加電阻率，減低芯片的厚度-降低渦流損耗。17、硬磁材料(永磁材料） 概念：指磁性材料被外

26、加磁場磁化后，去掉外磁場后仍然保持著較強剩磁的磁性材料。 Hc104 A/m，剩余磁感應強度大于1T以上 參數(shù)：剩余磁感應強度Br；矯頑力 Hc；最大磁能積（BH)max；突起系數(shù) （BH)m/BrHc18、信息存儲磁性材料 磁頭材料基本要求：（1）高的磁導率（2）高的飽和磁感應強度（3）低的Br和Hc （4）高的電阻率和耐磨性 磁記錄介質(zhì)材料基本要求：（1）剩余磁感應強度Br高（2）矯頑力Hc適當?shù)母撸?）磁致回線接近矩形（4）磁層均勻，厚度適當（5）磁性粒子的尺寸均勻，呈單磁疇狀態(tài)（6）磁致伸縮小19、磁致電阻效應：磁性材料的電阻率隨磁化狀態(tài)而改變的現(xiàn)象稱為磁致電阻效應（簡稱磁阻效應）。2

27、0、磁光效應 法拉第磁光旋轉效應：偏振光通過某些透明物質(zhì)，如水晶、含糖溶液時，偏振光的偏振面將發(fā)射功能旋轉的現(xiàn)象，稱為旋光效應。用人工方法產(chǎn)生旋光的方法之一，就是磁致旋光，通常稱為法拉第旋轉效應。（是透射造成的。頻率不發(fā)生變化，是電矢量發(fā)生了偏轉。） 磁光克爾效應：一束線偏振光在磁化了的介質(zhì)表面反射時，反射光將成為橢圓偏振光，且以橢圓的長軸為標志的偏振面相對于入射線的偏振面將旋轉一定的角度，這種現(xiàn)象稱為磁光克爾效應。21、鐵磁性測量方法（知道適用范圍） 鐵磁材料靜態(tài)磁特性的測量（沖擊法）閉路試祥的沖擊法測量：只適用于測定軟磁材料開路試樣的沖擊法測量注：沖擊撿流計G與一般檢流計不同，它不是測量流

28、經(jīng)撿流計的電流，而是測量在一個電磁脈沖后流過的總電量。 鐵磁材料動態(tài)磁特性的測量伏安法：準確度不高，測量誤差一般為1015%，而且此法不能用來測量交流磁損耗，只能用來測磁化曲線。示波法：可以在較寬的頻率范圍（10Hz100kHz)，直接觀察鐵磁材料試樣的磁滯回線，也可以進行攝影。既適用于閉路試樣，也適用于開路試樣。電橋法：交流電橋法是測量軟磁材料復磁導率的有效方法。 材料的光學性能1、 光的本質(zhì) 光是一種電磁波，它是電磁場周期性振動的傳播所形成的。 光波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，然而光振動的頻率是一定的。 電磁波在介質(zhì)中的速度: 光的波粒二象性：愛因斯坦的光電效應方程把光的粒子性和波動性聯(lián)系

29、起來，即注：光的頻率、波長和輻射能都是由光子源決定的。2、 光與固體介質(zhì)的相互作用 透過、吸收、反射、散射。 微觀上，光子與固體材料中的原子、離子、電子之間的相互作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：電子極化（折射）、電子能態(tài)轉變 色散：介質(zhì)中光速（折射率）隨波長改變的現(xiàn)象稱為色散。介質(zhì)的折射率隨著波長的增加而減小。3、 材料的反射率 當入射光線垂直或接近垂直于介質(zhì)界面時，其反射率為： 兩種介質(zhì)的折射率差別越大，反射率也越大 注：介質(zhì)的反射率與波長有關，因此同一材料對不同波長有不同的反射率。4、 金屬的光透過性質(zhì)5、 非金屬材料的光透過性質(zhì)（與金屬區(qū)別是存在禁帶） 非金屬材料對可見光的吸收有三種機理：1

30、) 電子極化，但只有光的頻率與電子極化時間的倒數(shù)處于同一數(shù)量級時，由此引起的吸收才變得比較重要；2) 電子受激吸收光子而越過禁帶；3) 電子受激進入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級而吸收光子。 影響介質(zhì)吸收光的因素： 1）介質(zhì)的電子能帶結構； 2）光要穿過的介質(zhì)厚度（光程）； 3）光的波長6、 冷光（會利用下圖來解釋熒光和磷光的區(qū)別，關鍵在雜質(zhì)能級） 根據(jù)材料從吸收能量到發(fā)光之間延遲時間的長短，把冷光分為熒光和磷光兩類 延遲時間10-8s者稱為磷光 磷光體的基體常是硫化物；激活劑主要是金屬（提供電子），有基質(zhì)選定。7、 熱輻射： 由于電子被熱激發(fā)到較高能級后回到正常能級發(fā)射光子。 熱輻射材料的顏色和

31、亮度隨溫度而改變。8、 激光 受激輻射：1917年愛因斯坦指出，除自發(fā)輻射之外，當頻率為=（E2-E1）/h的光子入射時，粒子也會以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向等都相同的光子，這個過程稱為受激輻射。 粒子數(shù)反轉：處在高能級E2的粒子數(shù)大于處在低能級E1的粒子數(shù)。這種分布正好與平衡態(tài)時的粒子分布相反，稱為粒子數(shù)反轉分布，簡稱粒子數(shù)反轉， 激光工作原理（以紅寶石為例，結合圖說明） 材料的光學性能1、 德拜理論 晶體中各原子間存在看彈性斥力和引力。這種力使原子的熱振動相互受著牽連和制約，從而達到相鄰原子間協(xié)調(diào)齊步地振動，并認為每個諧

32、振子的頻率不同存在的頻率范圍從零到某一最大值。每一頻率的諧振子都以波的形式在點陣中傳播。晶體中的點陣波是所有原子以其各自的頻率，彼此間存在一定相位差而振動的集體運動。 德拜模型比起愛因斯坦模型有了很大的進步，但由于德拜把晶體看成連續(xù)介質(zhì)，對于原子振動頻率較高的部分不適用，故德拜理論對一些化合物的熱容計算與實驗不符。2、 德拜溫度（影響因素）（是原子體積） 德拜溫度是反映原子間結合力的又一重要物理量。 不同材料其德拜溫度不同，從上第二個式子可知，熔點高，即材料原子間結合力強，德拜溫度便高，尤其是相對原子質(zhì)量小的金屬更為突出。3、 相變對熱容的貢獻（了解） 一級相變：有熱量的吸收和放出，同時體積變

33、化。在相變溫度下，（焓）發(fā)射功能突變，熱熔為無限大。 二級相變：無熱量的吸收和放出，僅是物理性質(zhì)發(fā)生變化。4、 熱膨脹的物理本質(zhì)（且會以雙原子勢能曲線模型解釋） 熱膨脹的物理本質(zhì)原子的非簡諧振動 晶體質(zhì)點引力斥力曲線和位能曲線 采用玻爾茲曼統(tǒng)計法，得出平均位移：5、 熱膨脹系數(shù)（小題） 熱膨脹系數(shù)與其它物理量的關系1) 與熱容的關系：2) 與金屬熔點的關系：經(jīng)驗公式為：3) 膨脹系數(shù)隨元素的原子序數(shù)呈明顯周期性變化6、 材料的導熱性 傅里葉導熱定律：（只適用于穩(wěn)態(tài)熱傳導） 三個重要參數(shù)：1) 熱導率（導熱系數(shù)）：反映材料導熱能力2) 熱擴散率（導溫系數(shù)）標志溫度變化的速率3) 熱阻7、 魏德曼夫蘭茲定律：在不太低的溫度下，金屬熱導率與電導率之比正比于溫度。8、 熱導率及其影響因素（會判斷具體變化） 純金屬導熱性：溫度晶粒大小晶系雜質(zhì) 合金的導熱性：無序有序9、 無機非金屬材料的熱傳導 熱傳導的微觀機制：聲子導熱（主要）；光子熱傳導（高溫時明顯