材料物理资料

1、第一章1应力：材料单位面积上所受的附加内力，其值等于单位面积上所受的外力O=F/A应力的单位为牛顿/米2,即N/m2,又写为Pa应变：材料受力时内部各质点之间的相对位移A拉伸应变是指材料受到垂直于截面积的大小相等、方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变B剪切应变是指材料受到平行于截面积的大小相等、方向相反的两个剪切应力时发生的形变C压缩应变是指材料周围受到均匀应力P时，其体积从起始V变化为V1=Vo-V的形变:2泊松比p：在拉伸试验中，材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值oTOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 即p=AA/A/-/

2、=tA/oo黏性形变：粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间增加而增大。理想粘性形变行为遵循牛顿粘性定律,即剪切应力与应变率或流动速度梯度成正比ddvT=耳=耳dtdx塑性：材料在外应力去除后保持部分应变的特性蠕变：在恒定的应力O作用下材料的应变fi随时间增加而逐渐增大的现象。影响蠕变的因素有：温度、应力、组分、晶体键型、气孔、晶粒大小和玻璃相等黏弹性：形变一般介于理想弹性固体与理想黏性液体之间，既有固体的弹性又具有液体的黏性牛顿流体：在足够大的剪切应力下或温度足够高时,无机材料中的陶瓷晶界、玻璃和高分子材料的非晶部分均会产生粘性形变,因此高温下的氧化物流体、低分子溶液或高

3、分子稀溶液大多属于牛顿流体非牛顿流体：高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿粘性定律,为非牛顿流体。o=oet/t应力松弛：指在恒定的应变时，材料内部的应力随时间增长而减小的现象7塑性形变：在足够大的剪切应力T作用下或温度T较高时，材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移,宏观上表现为材料的。滑移和孪晶：晶体塑性形变两种基本形式8屈服强度：材料开始产生宏观塑性变形所需之应力，它表示材料抵抗塑性形变的能力。由Schmid定律推得屈服强度如下式：TT可cos九CosAW-*第二章热力学平衡态：一个系统处在不变的外界条件下时，则经过一定的时间后系统将达到一个宏观性质不随时间变化的状态。

4、热力学平衡态是一种动态平衡，故也称为“热动平衡”2声子：指格波的量子，它的能量等于hv0一个格波，也就是一种振动模，称为一种声子。声子不是真实的粒子，称为“准粒子”，它反映的是晶格原子集体运动状态的激发单元。热传导：材料中的热量自动地从热端传向冷端的现象热稳定性：材料承受温度的急剧变化而不致碎裂破坏的能力热应力：材料在未改变外力作用状态时，仅因热冲击而在材料内产生的内应力第三章单电子近似法假设：（1）固体原子核按一定周期性固定排列在晶体中；（2）每个电子是在固定原子核势场及其它电子的平均势场中运动。准自由电子近似法假设：晶体中电子近似于自由的，周期势场随空间位置的变化比较小，可以当作“微扰”来

5、处理.居里温度：霍尔效应：沿x方向通以电流（电流密度为Jx），同时在z方向加磁场（磁感应强度为Bz），则在y方向的两边就会产生一个电位差（横向电场Ey）：Ey=RHJxBz5磁阻效应：在与电流垂直的方向加磁场后，沿外电场方向的电流密度有所降低，即磁场的存在导致半导体电阻增大6迈斯纳效应：当超导体低于某临界温度Tc时，外加的磁场会被排斥在超导体之外约瑟夫逊效应：当在两块超导体之间存在一块极薄的绝缘层时，超导电子（对）能通过极薄的绝缘层杂质补偿：同时含有施主和受主两类杂质的半导体，由于受主能级比施主能级低得多，施主上的电子首先要去填充受主能级，从而减弱了施主向导带提供电子的能力和受主向价带提供空穴

6、的能力，不同类型的杂质相互抵消而使半导体的导电能力减弱若NAND:含有施主杂质的p型半导体若NA=ND:重补偿，表现本征半导体性质第四章磁偶极子：一个小磁体，就其在距离比其自身尺寸大得多的所有点的磁场而言，它可用一个平面电流回路来代替，这样能够用无限小电流回路所表示的小磁体，定义为磁偶极子磁极化强度：单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩矢量和。Jm=丫jm应（Wbm-2）磁化强度：单位体积磁体内磁偶极子具有的磁矩矢量和。M=丫pm/AV（Am-1）Jm=p,oM3退磁场：表面磁极使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场Hd,起着减退磁化的作用4居里温度：铁磁材料具有一个磁性转变温度Tc5矫

7、顽力：对应于为消除剩余磁感应强度而需要的反向磁场强度6最大磁能积：退磁曲线上的每一点的B和H之乘积（BH）为磁能积，（BH）的最大值称为最大磁能积。7Br或Mr为剩余磁感应强度或剩余磁化强度；BHc或MHc为矫顽力；退磁曲线：B和H之乘积（BH）为磁能积.各个原子发射的自发辐射光子，除了能量(频率)受上式制约外，其位相、发射方向和偏振都是随机和无规则的。hv=EE2受激辐射：当一个能量满足21的光子趋近高能级E2的原子时，有可能入射的光子非但没有被吸收，反而诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子。3全反射：当光束从光密介质向光疏介质入射时，会发生全反射现象。由于nln2，所以折射角甲2

8、甲1，即折射角大于入射角。当入射角增大时折射角也随之增大，入射角增至某一数值90,折射角92等于900,如右图。根据折射率公式则有当入射角再增加而超过90时折射线消失，此时光束被界面全部反射，这种现象称为全反射现象，90为全反射的临界角。如果光疏界质是空气(n2=1),则有sin90=1/n1(a)9l90。1固体中非线性振动，对固体热膨胀，热传导率物理性质的影响2简述产生激光的要素答：激光器经过适当的激励后能否产生激光振荡，取决于激励过程中对光强的增益和损耗两个因素。(1)激活介质的光放大作用对一定的波长有增益(2)介质的散射和吸收会造成光的损耗；反射镜的反射率不足100对腔内光波也是一种损

9、耗增益超过损耗实现激光振荡因此可综合考虑两方面的激光振荡的阈值条件：-3Nkf侏)0E/T1)2eTf(A)T称为爱因斯坦比热系数当温度很高时，0/TVV1,有Ch3Nk=25J/(Kmol)这与杜隆一珀蒂定律相符当温度很低时(T-0),0E/T1,V有亠I02Ch3NkV因素，给出一个实现激光振荡的最低要求，称为振荡的“阈值条件”21如果反射镜无损耗，即R1=R2=1,则g=0,即卩=a因此阈值条件代表增益和损耗相抵的条件。为了产生激光，必须选择增益系数超过一定的阈值的激活介质,在激光谐振腔的配合下,使沿腔轴方向传播的光波不断增强,并成为色彩极单纯、方向性极好、能量密度极高的激光束。简述爱因

10、斯坦模型热容量理论的成功与不足TOC o 1-5 h z答：假设：晶体中所有原子都以相同的角频率振动且各个振动相互独立() HYPERLINK l bookmark26 a：1摩尔晶体的平均能量：E=3N力/、厉E/kT1丿=3Nk0/E/t1丿恥EEE式中：Ek为Einstein温度(100300K)b：晶格热振动的摩尔热容：(dE)ChII3Nkv=IQT丿V可见,T0时CV0,与实验一致T-0时CV-0,这与实验一致，但在T-0时该式按指数快速下降，实验结果却缓慢得多，原因是爱因斯坦模型把具有频率差别的振动过于简化地认为具有相同的角频率E,而忽略了低温时低频振动对总能量的贡献。用能带概念

11、说明导体、绝缘体和半导体电特性的差异图中（a）表示电子全部填满到某个允带，而其上面的允带则完全空着（没有电子）填满电子的允带称为“满带”，完全没有电子的允带称为“空带”，具有该能带结构的固体称为“绝缘体”图中（b）表示能带结构与绝缘体相似，不同点仅在于禁带宽度Eg较窄，因而，在不很高的温度下，满带中的部分电子受热运动的影响，能够被热激发而越过禁带，进入到上面的空带中去而形成自由电子，从而产生导电能力。图中（c）表示满带上面的允带不是全部空着，而是有一部分能级被电子填充，另一部分能级空着，这种允带称为“导带”.有外加电场时导带中的电子便能跳到能量较高的能级上形成电流，称这种材料为“导体”5铁磁物

12、质的磁化曲线和磁滞回线矫顽力：与B=0或M=0相对应的磁场强度称为矫顽力，记为:BHc或MHc,MHc表示M=0的矫顽力，称为内禀矫顽力。退磁曲线：磁滞回线的第二象限反映从Br或Mr到BHc或MHc一段曲线。最大磁能积：退磁曲线上的每一点的B和H之乘积（BH）为磁能积，（BH）的最大值称为最大磁能积。霍尔效应产生的原理并作图推导霍尔系数答：霍尔效应：沿x方向通以电流（电流密度为Jx）,同时在z方向加磁场（磁感应强度为Bz），则在y方向的两边就会产生一个电位差（横向电场Ey）：Ey=RHJxBz霍尔效应的原因：假设样品的温度是均匀的，并且不考虑载流子的统计分布问题，即认为所有的载流子都具有相同的

13、速度推导：对于P型半导体，当沿X方向施加电场Ex时，空穴在电场力作用下沿X方向以速度Vx运动，同时在垂直电场Bz产生洛伦兹力的作用而向一y方向偏转，产生横向电荷积累，由其产生“霍尔电场”Ey,稳定时有：qEyqVxBx=0Ey=VxBz=得：P型半导体的霍尔系数同理可得：n型半导体的霍尔系数分子场理论的内容并说明材料只有铁磁性的主要条件答：内容：分子场假说：铁磁材料在一定温度范围内（0K至Tc）存在与外加磁场无关的自发磁化，导致自发磁化的相互作用力假定为材料内部存在分子场，其数量级大小为109A/m,原子磁矩在分子场作用下，克服热运动的无序效应，自发地平行一致取向。磁畴假设：自发磁化按区域分布

14、，各个自发磁化区域称为磁畴。在无外磁场时都是自发磁化到饱和，但各磁畴自发磁化的方向有一定分布，使宏观磁体的总磁矩等于零。条件：必要条件：材料原子中具有未充满的电子壳层，即原子具有固有磁矩充分条件：交换积分A0超导体的基本特性答：（1）完全电导性（2）完全抗磁性（3）磁通的量子化（4）约瑟夫逊效应晶体场理论和轨道角动量淬灭答：晶体场理论假设：讨论的对象是纯粹的离子键晶体，每个离子近似为点电荷，对中心磁性离子产生静电场；而点阵上的负离子电荷分布不受中心正离子的影响，作为配位体离子的电子不与中心金属离子的电子重叠或混合，但存在静电吸引力。晶体场：以某一磁性离子为中心，它的电子要受到邻近离子的核库仑场及电子的作用，其平均作用效果可等价