西工大-物理性能复习题答案.ppt

1、1,1,复习题 第一章-1,1、一个具有5MeV能量的粒子穿过原子，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？ 2、求下列粒子的德布罗意波的波长：在300K以下平均热动能E=2/3(kT)运动的电子，以30m/s运动的0.1Kg的高尔夫球，并讨论有无必要用量子力学来处理？ 3、什么是物质波，波函数表示的物理意义是什么？ 4、请对经典自由电子学说，量子电子理论及能带理论进行比较。,2,2,5、解释费密分布函数图的物理意义。 6、什么是费密界？ 7、画出准自由电子模型的E-K曲线，并指出何处为允带、禁带？ 8、禁带

2、的起因是什么？ 9、什么是布里渊区？ 10、请分析准自由电子近似能级密度曲线与自由电子近似的能级密度的不同。,复习题 第一章-2,3,3,11、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H原子距离R0.53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。 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。 14、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p,x同时测准？为什么？ 16、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,复习题 第一章-3,4,4,复习题 电学

3、,1、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。 4、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消除的？ 5、如何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，并加以说明。 7、如何用电阻法评价半导体单晶的纯度？,8、请用能带理论解释材料导体、半导体、绝缘体特性,5,5,复习题 热学-1,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？ 德拜热容理论的成功之处是什么？ P291第2题 P291第3题 “所有金属的热容都是固定不变的

4、，等于3R”此种说法对吗？请结合金属铜的热容曲线说明。 陶瓷材料与金属材料热容相比主要差别是什么？ 什么是一级相变？什么是二级相变？各有哪些变化？ 请比较DSC法、DTA法，各有什么特点?,6,6,9、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？ 10、试分析教科书中，图5.18曲线 11、P291 第4题 12、P291 第5题 13、影响热膨胀的因素有哪些？ 14、 P291 第8题 15、 P291 第9题 16、钢不同显微组织的密度、比容排序 17、P292 第14题,复习题 热学-2,7,7,什么是原子固有磁矩？ 电子磁矩的最小单位是什么？ 金属到底是抗磁性还是顺

5、磁性从那些方面判断？ 正离子的抗磁性的特点 正离子的顺磁性的特点 自由电子的顺磁性的特点 什么是铁磁性材料的退磁场？与哪些因素有关？ 什么是自发磁化理论？ 形成铁磁性的基本条件是什么？ 技术磁化的本质是什么？ 哪些是组织敏感参数？哪些是组织不敏感参数？,复习题 磁学-1,8,8,复习题 磁学-2,12、P376 10题 13、 P376 12题 14、 P376 13题 15、 P376 14题 16、 P376 15题 17、 P375 第1题 18、 P375 第2题 19、 P375 第3题 20、 P375 第4题,9,9,1、一个具有5MeV能量的粒子穿过原子，是否可用经典力学来处理

6、？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 答案,解：,分别计算两种情况的波长，加以判断,10,10,2、求下列粒子的德布罗意波的波长：在300K以下平均热动能E=2/3(kT)运动的电子，以30m/s运动的0.1Kg的高尔夫球，并讨论有无必要用量子力学来处理？,解：,当电子的波长障碍物的缝隙（d晶格常数），波性显示出来，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，不必用量子力学理论处理,11,11,3、什么是物质波，波函数表示的物理意义是什么？,解：,物质波是一种几率波,波函数的统计意义： 在

7、某一时刻，在空间的某一点，粒子出现的几率，正比于该时刻、该地点的波函数的平方。,12,12,10、请分析准自由电子近似能级密度曲线与自由电子近似的能级密度的不同。,答：,答案叙述在教科书P2324,13,13,第二章 答案,1、 P94 第9题 已知镍铁合金中加入一定量的钼，可以使合金由统计均匀状态转变为不均匀固溶体,答：,P95图2.70,普通无序状固溶体，随着冷变形量增加，电阻率明显上升 在不均匀K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，随着冷变形量增加，电阻率明显下降 当钼含量大于1%时，电阻率随冷变形量增加而下降，说明合金是K状态。1%时，电阻率不变即为极限值,

8、14,14,2、 P94 第10题 试评述下列建议：因为银有良好的导电性而且能够在铝中固溶一定的数量,答：,a: 固溶强化强度不够高；电阻率增加；Al价格昂贵，不宜用于高压输电线,b: 铝合金第二相强化、加工硬化等,15,15,3、微观粒子具有波性，它表示的物理意义是什么？,以电子为例：电子是微观粒子，具有波性。这种电子波是一种具有统计规律的几率波。 几率波它决定了电子在空间某个位置出现的几率。 空间位置坐标(x,y,z)，波函数为(x,y,z,t)，t表示在t时刻，电子在空间(x,y,z)出现的几率。 函数写为（x，y，z，t）或（r,t）,3、答：,4、请对经典自由电子学说，量子电子理论及

9、能带理论进行比较。,4、答：,复习题 第一章-答案,16,16,17,17,5、解释费密分布函数图的物理意义。,（费米狄拉克分布函数）,5、答：,费米分布函数图的意义：在熔点以下，虽然自由电子都受到而热激发，但只是在EF附近kT范围内的电子，才能由EF以下能级跳到EF以上能级。即温度变化时，只有小部分的电子受到影响。,18,18,当温度TOK时，且EFkT（室温kT=0.025eV） （金属在熔点之下皆满足此条件）,19,19,6、什么是费密界？,6、答：,EF表示自由电子所能有的最大能量。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，并指出何处为允带、禁带？,7、答：,20,2

10、0,8、禁带的起因是什么？,8、答：,禁带形成的物理学原理及条件,对于任意一个K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K值的电子波在晶体中传播没有受到影响。,21,21,当前进波的波长满足布喇格方程时，得到一加强的反射波,驻波现象与晶体衍射现象完全相同,周期场的效应是把自由电子E-K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,22,22,9、什么是布里渊区？,9、答：布里渊区电子所允许存在的能量范围。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。,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

11、占据的能级情况，并从能级角度说明。,12、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：N个原子键合时，一个原子能级，分裂为N个分子能级（能量下降）,23,23,14、测不准关系表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致？,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，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，另一个量就愈加测不准。 不是测量仪器不够准确,15、是否可以将p,x同时测准？为什么？,15、答,

12、根据 xph 测不准关系,24,24,16、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,答：,25,25,复习题 电学-答案,1、答：,当电子波通过一个理想的点阵时(OK)，它将不受到散射； 当温度，离子 (又称声子) 热振动，使电子波受到散射。 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，错位，缺陷等等。 正是由于电子波在这些地方发生散射，才产生了电阻。,1、金属晶体产生电阻的根源是什么？,26,26,2、试述金属中电子散射系数同马西森定律间的关系。,2、答：,马基森定律,3、简述金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。,3、答：,27,27,分析电阻温度

13、曲线：,28,28,4、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消除的？,4、答：实验已作过,29,29, 比较一下i1，i2，i3那个大，ACEF线路的电阻小。这样只要X略有一点变动，立即会大大地影响C点的电位，进而影响D点的电位。,能灵敏地反映出X待测电阻的变化，即测量精度较高。,优点：,即可减少导线和接头电阻引起的误差。, 检流计G不是直接连接在X,N上，而是通过大电阻R1R2连接。连接导线的电阻和接头的接触电阻引起的误差，基本上不影响测量精度。他们与R1R2相比很小，可忽略不计 。VB=VD实际上已包含了他们的影响。,30,30,复习题 热学-1-答案,试述经典热容理论、爱

14、因斯坦热容理论与德拜热容理论比较的异同之处？,1、答：,实验指出：在低温时，热容和T3成比例。而上式的理论值比实验值更快地趋于零 误差来源于：爱因斯坦忽略了邻近原子之间存在的联系。认为每个原子的振动频率是相同的,32,32,2、德拜热容理论的成功之处是什么？,2、答案见上表,3、P291第2题,3、答案见书P217,4、P291第3题,4、答案见书P223 图5.10，图5.11,6、陶瓷材料与金属材料热容相比主要差别是什么？,6、答案见书P218 图5.4,33,33,什么是原子固有磁矩？ 电子磁矩的最小单位是什么？ 金属到底是抗磁性还是顺磁性从那些方面判断？ 正离子的抗磁性的特点 正离子的

15、顺磁性的特点 自由电子的顺磁性的特点 什么是铁磁性材料的退磁场？与哪些因素有关？ 什么是自发磁化理论？ 形成铁磁性的基本条件是什么？ 技术磁化的本质是什么？ 哪些是组织敏感参数？哪些是组织不敏感参数？,复习题 磁学-1,34,34,复习题 磁学-2,12、P376 10题 13、 P376 12题 14、 P376 13题 15、 P376 14题 16、 P376 15题 17、 P375 第1题 18、 P375 第2题 19、 P375 第3题 20、 P375 第4题,35,35,1、答：原子固有磁矩（本征磁矩）=电子轨道磁矩（矢量）+电子自旋磁矩（矢量） 2、答：玻尔磁子B 3、 答

16、：正离子的抗磁性、正离子的顺磁性、自由电子的抗磁性、自由电子的顺磁性,复习题 磁学-答案,36,36,任何物质在外磁场作用下都要产生抗磁性,抗数量级很小10-6，常被顺磁性或其它磁性掩盖,4、答：抗与z成正比，与温度、磁场强弱无关,37,37,答：正离子的顺磁性来源于原子的固有磁矩（本征磁矩）m 产生顺磁性的条件原子的固有磁矩m0,居里定律,正离子的顺磁性与温度成反比,答：自由电子主要表现为顺磁性,顺磁磁化率：,38,38,答：铁磁性材料被磁化后，内部形成于外磁场方向相反的磁场Hd。退磁场与磁化强度M成正比；退磁因子与铁磁体的形状有关。闭合环形试样无退磁场，最易磁化 答：铁磁性物质内部存在很强

17、的“分子场”，在此作用下，原子磁矩。P303 答：,39,39,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：1）壁的迁移；2）畴的旋转 答：,组织不敏感参量：凡是与自发磁化有关的参量，如：Ms、s、K、 Tc 组织敏感参量：凡与技术磁化有关的参量，如：Hc、Mr,12、答：,热磁曲线,答：铁磁法,40,40,1-8、试用布拉格反射定律说明晶体电子能谱中禁带产生的原因,答：,当入射电子波的波矢K满足布拉格反射公式时，则得到另一加强的反射波，由布拉格反射定律得：,电子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,电子突然失去前进的速度和动能,形