西工大物理性能复习题答案学习教案

1、会计学1西工大物理性能复习题答案西工大物理性能复习题答案(d n)第一页，共43页。211、请画出能带交叠时的准自由电子能级曲线并加以分析。、请画出能带交叠时的准自由电子能级曲线并加以分析。12、请画出二个、请画出二个H原子距离原子距离(jl)R0.53时，形成稳定的分子，二个电子占据的时，形成稳定的分子，二个电子占据的能级情况，并从能级角度说明。能级情况，并从能级角度说明。13、对金属来说，如果、对金属来说，如果N个原子键合（如果原子为同一量子状态），晶体能级将个原子键合（如果原子为同一量子状态），晶体能级将发生什么变化？请画出。发生什么变化？请画出。14、测不准关系表明了什么？是否是测量仪

2、器不够精确所致？、测不准关系表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致？15、是否可以将、是否可以将p,x同时测准？为什么？同时测准？为什么？16、请用能带中的能级状态密度、请用能带中的能级状态密度Z(E)分布曲线来表示布氏区的能量状态分布曲线来表示布氏区的能量状态第2页/共42页第二页，共43页。31、金属晶体产生电阻的根源是什么？、金属晶体产生电阻的根源是什么？2、试述金属中电子散射系数、试述金属中电子散射系数同马西森定律间的关系。同马西森定律间的关系。3、简述金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。、简述金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。4、简述双电桥法测量电阻的优点，有关导线和接触电

3、阻是如何、简述双电桥法测量电阻的优点，有关导线和接触电阻是如何(rh)消除的？消除的？5、如何、如何(rh)采用电阻法测绘二元共晶图中的溶解度曲线。采用电阻法测绘二元共晶图中的溶解度曲线。6、请对二元连续固溶体电阻率与原子浓度间的关系用图表示，并加以、请对二元连续固溶体电阻率与原子浓度间的关系用图表示，并加以说明。说明。7、如何、如何(rh)用电阻法评价半导体单晶的纯度？用电阻法评价半导体单晶的纯度？8、请用能带理论解释、请用能带理论解释(jish)材料导体、半导体、绝缘体特性材料导体、半导体、绝缘体特性第3页/共42页第三页，共43页。41.试述经典热容理论、爱因斯坦热容理论与德拜热容理论比

4、较的异同之处？试述经典热容理论、爱因斯坦热容理论与德拜热容理论比较的异同之处？2.德拜热容理论的成功之处是什么？德拜热容理论的成功之处是什么？3.P291第第2题题4.P291第第3题题5.“所有金属的热容都是固定不变的，等于所有金属的热容都是固定不变的，等于3R”此种说法对吗？请结合金属铜此种说法对吗？请结合金属铜的热容曲线的热容曲线(qxin)说明。说明。6.陶瓷材料与金属材料热容相比主要差别是什么？陶瓷材料与金属材料热容相比主要差别是什么？7.什么是一级相变？什么是二级相变？各有哪些变化？什么是一级相变？什么是二级相变？各有哪些变化？8.请比较请比较DSC法、法、DTA法，各有什么特点法

5、，各有什么特点?第4页/共42页第四页，共43页。59、在金属凝固和熔化热分析曲线上实验曲线与理论曲线有何不同？为、在金属凝固和熔化热分析曲线上实验曲线与理论曲线有何不同？为什么？什么？10、试分析教科书中，图、试分析教科书中，图5.18曲线曲线11、P291 第第4题题12、P291 第第5题题13、影响热膨胀的因素、影响热膨胀的因素(yn s)有哪些？有哪些？14、 P291 第第8题题15、 P291 第第9题题16、钢不同显微组织的密度、比容排序、钢不同显微组织的密度、比容排序17、P292 第第14题题第5页/共42页第五页，共43页。61.什么是原子固有磁矩？什么是原子固有磁矩？2

6、.电子磁矩的最小单位是什么？电子磁矩的最小单位是什么？3.金属到底是抗磁性还是顺磁性从那些方面判断？金属到底是抗磁性还是顺磁性从那些方面判断？4.正离子的抗磁性的特点正离子的抗磁性的特点5.正离子的顺磁性的特点正离子的顺磁性的特点6.自由电子的顺磁性的特点自由电子的顺磁性的特点7.什么是铁磁性材料的退磁场？与哪些因素有关？什么是铁磁性材料的退磁场？与哪些因素有关？8.什么是自发磁化理论？什么是自发磁化理论？9.形成铁磁性的基本条件是什么？形成铁磁性的基本条件是什么？10. 技术磁化的本质是什么？技术磁化的本质是什么？11. 哪些是组织哪些是组织(zzh)敏感参数？哪些是组织敏感参数？哪些是组织

7、(zzh)不敏感参数？不敏感参数？第6页/共42页第六页，共43页。7P376 12题14、 P376 13题15、 P376 14题16、 P376 15题17、 第7页/共42页第七页，共43页。81、一个具有5MeV能量的粒子穿过原子(yunz)，是否可用经典力学来处理？枪弹的质量为0.02Kg，飞行速度为1000m/s，求其德布罗意波长，并讨论有无必要用量子力学来处理？第一章第一章 答案答案(d n)解：解：分别计算分别计算(j sun)两种情况的波长，加以判断两种情况的波长，加以判断第8页/共42页第八页，共43页。92、求下列粒子的德布罗意波的波长：在、求下列粒子的德布罗意波的波长

8、：在300K以下平均热动能以下平均热动能(dngnng)E=2/3(kT)运动的电子，以运动的电子，以30m/s运动的运动的0.1Kg的高尔夫的高尔夫球，并讨论有无必要用量子力学来处理？球，并讨论有无必要用量子力学来处理？解：解：22123mvkTEmkThmEhph32 当电子的波长当电子的波长障碍物的缝隙（障碍物的缝隙（d晶格常数），波性显示晶格常数），波性显示(xinsh)出来，出来，需要用量子力学理论处理问题需要用量子力学理论处理问题 高尔夫球波长很短，波性很不明显，可以忽略不计，不必高尔夫球波长很短，波性很不明显，可以忽略不计，不必(bb)用量用量子力学理论处理子力学理论处理mvhp

9、h 第9页/共42页第九页，共43页。103、什么是物质波，波函数表示(biosh)的物理意义是什么？解：解：物质波是一种(y zhn)几率波波函数的统计意义：波函数的统计意义： 在某一时刻在某一时刻(shk)(shk)，在空间的某一点，粒子出现的几率，正比，在空间的某一点，粒子出现的几率，正比于该时刻于该时刻(shk)(shk)、该地点的波函数的平方。、该地点的波函数的平方。第10页/共42页第十页，共43页。1110、请分析准自由电子近似能级密度(md)曲线与自由电子近似的能级密度(md)的不同。答：答：答案答案(d n)叙述在教科书叙述在教科书P2324第11页/共42页第十一页，共43

10、页。12第二章第二章 答案答案(d n)1、 P94 第第9题题 已知镍已知镍铁合金铁合金(hjn)中加入一定量的钼，可以使合金中加入一定量的钼，可以使合金(hjn)由统由统计均匀状态转变为不均匀固溶体计均匀状态转变为不均匀固溶体答：答：P95图图2.70 普通无序状固溶体，随着普通无序状固溶体，随着(su zhe)冷变形冷变形量增加，电阻率明显上升量增加，电阻率明显上升 在不均匀在不均匀K状态时，冷变形使得固溶体不状态时，冷变形使得固溶体不均匀组织被破坏转变为普通无序状固溶体，均匀组织被破坏转变为普通无序状固溶体，随着随着(su zhe)冷变形量增加，电阻率明显冷变形量增加，电阻率明显下降下

11、降 当钼含量大于当钼含量大于1%时，电阻率随冷变形量增时，电阻率随冷变形量增加而下降，说明合金是加而下降，说明合金是K状态。状态。1%时，电时，电阻率不变即为极限值阻率不变即为极限值第12页/共42页第十二页，共43页。132、 P94 第第10题题 试评述下列建议：因为银有良好的导电性而且试评述下列建议：因为银有良好的导电性而且(r qi)能够在铝中固溶一定的数量能够在铝中固溶一定的数量答：答：a: 固溶强化固溶强化(qinghu)强度不够高；电阻率增加；强度不够高；电阻率增加；Al价格昂贵，价格昂贵，不宜用于高压输电线不宜用于高压输电线b: 铝合金第二铝合金第二(d r)相强化、加工硬化等

12、相强化、加工硬化等第13页/共42页第十三页，共43页。143、微观粒子具有(jyu)波性，它表示的物理意义是什么？l以电子为例：电子是微观粒子，具有以电子为例：电子是微观粒子，具有(jyu)波性。这种电子波波性。这种电子波是一种具有是一种具有(jyu)统计规律的几率波。统计规律的几率波。l几率波它决定了电子在空间某个位置出现的几率。几率波它决定了电子在空间某个位置出现的几率。l空间位置坐标空间位置坐标(x,y,z)，波函数为，波函数为(x,y,z,t)，t表示在表示在t时刻，时刻，电子在空间电子在空间(x,y,z)出现的几率。出现的几率。l函数写为函数写为（x，y，z，t）或）或（r,t）3

13、、答：、答：4、请对经典自由电子(z yu din z)学说，量子电子理论及能带理论进行比较。4、答：、答：第14页/共42页第十四页，共43页。15经典经典量子量子能带能带价电子公有价电子公有YYY价电子自由运动价电子自由运动能量自由改变能量自由改变YYY量子化的量子化的准自由电子准自由电子允带量子化允带量子化禁带能量不允许区禁带能量不允许区金属是一势箱金属是一势箱势能势能Y常数常数Y常数常数Y周期场周期场服从的规律服从的规律理想气体定律理想气体定律波尔兹曼统计波尔兹曼统计费米狄拉克统计费米狄拉克统计能量量子化能量量子化费米能费米能EF量子化规律量子化规律能带能带(允带，禁带允带，禁带)在布

14、里渊区界面上能在布里渊区界面上能量发生突变；量发生突变；在内部能量量子化在内部能量量子化量子化规律量子化规律周期场周期场221122321VPVPTkvmEEEZNEE)(E53E53大大总第15页/共42页第十五页，共43页。165、解释(jish)费密分布函数图的物理意义。（费米（费米狄拉克分布函数）狄拉克分布函数）1TkEEEfFexp1)(5、答：、答：第16页/共42页第十六页，共43页。17 当温度当温度TOK时，且时，且EFkT（室温（室温kT=0.025eV） （金属（金属(jnsh)在熔点之下皆满足此条件）在熔点之下皆满足此条件）T=0K时EEF f=1EEF f=0当当E=

15、EF时时 f=1/2FEE kTEEEEFF1)(211)(EfEfFEE kTE-EEEFF 210EfEf第17页/共42页第十七页，共43页。186、什么(shn me)是费密界？6、答：、答：EF表示自由电子(z yu din z)所能有的最大能量。称为最大费米能或费米界7、画出准自由电子模型的E-K曲线(qxin)，并指出何处为允带、禁带？7、答：、答：第18页/共42页第十八页，共43页。198、禁带的起因(qyn)是什么？8、答：、答：禁带形成禁带形成(xngchng)的物理学原理及条件的物理学原理及条件 对于任意一个对于任意一个(y )K值，不同列原子的反射波相位不同，由于干涉

16、而相互抵值，不同列原子的反射波相位不同，由于干涉而相互抵消，即反射波为零。表示具有这样消，即反射波为零。表示具有这样K值的电子波在晶体中传播没有受到影响。值的电子波在晶体中传播没有受到影响。当前进波的波长为当前进波的波长为:2a/n，即，即anK时，形成一个驻波时，形成一个驻波形成禁带，形成禁带， 电子总速度电子总速度=0；动能；动能=0第19页/共42页第十九页，共43页。20 当前进波的波长当前进波的波长满足布喇格方程时，得到一加强满足布喇格方程时，得到一加强(jiqing)的反射波的反射波时则即annaKnanddn222sin2sin2)()(6 , 4 , 2, 3 , 2 , 12

17、,90体心立方简单立方与结构因素有关入射此处nnnKad驻波现象与晶体驻波现象与晶体(jngt)衍射现象完全相同衍射现象完全相同电子突然失去前进的速度和动能电子突然失去前进的速度和动能形成驻波形成驻波产生禁带产生禁带 周期场的效应周期场的效应(xioyng)是把自由电子是把自由电子E-K关系的抛物线准连续谱分割关系的抛物线准连续谱分割成为允许能量范围的允带和禁止能量范围的禁带成为允许能量范围的允带和禁止能量范围的禁带第20页/共42页第二十页，共43页。219、什么(shn me)是布里渊区？9、答：布里渊区、答：布里渊区电子所允许存在电子所允许存在(cnzi)的能量范围。的能量范围。在布氏区

18、内部，电子能量是连续的。而在其界面，电子的在布氏区内部，电子能量是连续的。而在其界面，电子的能量将发生突变。能量将发生突变。12、请画出二个H原子距离R0.53时，形成稳定的分子，二个电子占据的能级(nngj)情况，并从能级(nngj)角度说明。12、答：、答：13、对金属来说，如果N个原子键合（如果原子为同一量子状态），晶体能级将发生什么变化？请画出。13、答：、答：N个原子键合时，一个个原子键合时，一个原子能级，分裂为原子能级，分裂为N个分子能级个分子能级（能量下降）（能量下降）第21页/共42页第二十一页，共43页。2214、测不准关系(gun x)表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致

19、？14、答：测不准关系表明：对于微观粒子不能同时用确定的位置、答：测不准关系表明：对于微观粒子不能同时用确定的位置和确定的动量来描述。和确定的动量来描述。 也就是说用经典力学的物理量来描述微观粒子，是测不准的，也就是说用经典力学的物理量来描述微观粒子，是测不准的，只能在一定的近似程度内做到。只能在一定的近似程度内做到。 对显示波性的微观粒子，如果要愈加精确地测量某一个量，对显示波性的微观粒子，如果要愈加精确地测量某一个量，另一个量就愈加测不准。另一个量就愈加测不准。 不是测量仪器不是测量仪器(yq)不够准确不够准确15、是否(sh fu)可以将p,x同时测准？为什么？15、答 x位置测准位置测

20、准 ph/x P愈加测不准愈加测不准 p动量测准动量测准 xh/p X愈加测不准愈加测不准根据 xph 测不准关系第22页/共42页第二十二页，共43页。2316、请用能带中的能级状态(zhungti)密度Z(E)分布曲线来表示布氏区的能量状态(zhungti)答：第23页/共42页第二十三页，共43页。241、答：、答：l当电子波通过一个理想的点阵时当电子波通过一个理想的点阵时(OK)，它将不受到散射；，它将不受到散射；l当温度当温度，离子，离子(lz) (又称声子又称声子) 热振动，使电子波受到散射。热振动，使电子波受到散射。l在晶体点阵完整性受到破坏的地方，电子波受到散射，如置换原子，在

21、晶体点阵完整性受到破坏的地方，电子波受到散射，如置换原子，错位，缺陷等等。错位，缺陷等等。l正是由于电子波在这些地方发生散射，才产生了电阻。正是由于电子波在这些地方发生散射，才产生了电阻。1、金属晶体(jngt)产生电阻的根源是什么？第24页/共42页第二十四页，共43页。252、试述金属中电子散射系数同马西森定律(dngl)间的关系。2、答：、答：电阻率：电阻率：lnevm112l1其其中中散射因子散射因子与温度成正比与温度成正比T)(T马基森定律3、简述(jin sh)金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。3、答：、答：第25页/共42页第二十五页，共43页。26 TT5T2l在温度T(

22、2/3)D (T) Tl当T0 A0 （充分条件）（充分条件）3rRab第37页/共42页第三十七页，共43页。3810.答：技术磁化过程，就是外加磁场对磁畴的作用过程。也就是外磁答：技术磁化过程，就是外加磁场对磁畴的作用过程。也就是外磁场的作用把各个场的作用把各个(gg)磁畴的磁矩方向转到外磁场方向（或近似外磁畴的磁矩方向转到外磁场方向（或近似外磁场方向）上去的过程。进行的方式：磁场方向）上去的过程。进行的方式：1）壁的迁移；）壁的迁移；2）畴的旋转）畴的旋转11.答：答：u组织(zzh)不敏感参量：凡是与自发磁化有关的参量，如：Ms、s、K、 Tc u组织(zzh)敏感参量：凡与技术磁化有

23、关的参量，如：Hc、Mr12、答：、答：iiiM热磁曲线热磁曲线221121VMVM13. 答：铁磁法答：铁磁法第38页/共42页第三十八页，共43页。391-8、试用布拉格反射定律说明、试用布拉格反射定律说明(shumng)晶体电子能谱中禁带产生的原因晶体电子能谱中禁带产生的原因答：答： 当入射电子波的波矢当入射电子波的波矢K满足布拉格反射满足布拉格反射(fnsh)公式时，则得到另公式时，则得到另一加强的反射一加强的反射(fnsh)波，由布拉格反射波，由布拉格反射(fnsh)定律得：定律得：时则即annaKnanddn222sin2sin22,90Kad入射此处电子电子(dinz)的波函数应是入射波和反射波的组合，在的波函数应是入射波和反射波的组合，在K临界值处形成驻波临界值处形成驻波电子突然失去前进的速度和动能电子突然失去前进的速度和动能形成驻波形成驻波产生禁带产生禁带自由电子的能级分裂成两个不同能级自由电子的能级分裂成两个不同能级在K的临界值处第39页/共42页第三十九页，共43页。40单价单价二价二价导电好导电好导电差导电差无公共