材料物理导论-思考题3
第二章 材料的热学
1. 讨论为什么高温下非密排结构晶体是稳定相，而低温时，密排结构晶体却为
稳定相？
1.高温下原子活动能力较强，为了满足高温下原子平衡跳动的需要，原子间距要大，所以为非密排结构；低温时，原子活动性弱，原子间距小，在最低能态的条件下，原子尽量以密排方式。
2. 如图，比较铜和铁的热传导系数随温度的变化情况，讨论为什么铜在1084℃、
铁在912℃会出现跳跃？
2.铜在1084℃、铁在912℃会出现相变，晶体结构有变化。
铜的热传导系数出现跳跃是因为在此温度下铜由固态变成了液态，发生了相变，由于吸热使得单位时间内通过单位垂直面积的热量骤减，故热传导系数骤减；而铁在912℃由α-Fe 转变成γ-Fe ，晶体结构发生改变，热传导系数骤增，出现跳跃。
3. 进一步讨论晶体结构是如何影响热膨胀系数的？举例说明。
3、物体的体积或长度随着温度的升高而增大的现象称为热膨胀（thermal expansion ）用先膨胀系数、体膨胀系数表示。
线（体）膨胀系数指温度升高1K 时，物体的长度（体积）的相对增加。
由于晶体结构类型变化伴随着材料比体积发生引起线膨胀系数发生不连续变化。
例如，有序—无序转变时，伴随着膨胀系数的变化，在膨胀曲线上出现拐折，其中Au —Cu50%（质量分数）的有序合金加热至300℃时，有序机构开始破坏，450℃完全变为无序结构。
在这个温度区间，膨胀系数增加很快，在450℃处，膨胀曲线上出现明显的拐折，拐折点对应于有序—无序转变温度。
从曲线可以看出，有序结构具有较小的膨胀系数，这是Cu
Fe 温度，℃/
热
传导
系
数 ℃/mm 0.4
0.2
题2图 热传导系数与温度关系
由于有序结构使合金原子间结合力增强的结果。
4. 根据题4图，如果变化相同的 T ，说明哪种材料的热膨胀系数更大，哪种材
料的熔点更高，为什么？
4、B 的热膨胀系数更大，A 的熔点更高。
材料的热膨胀与点阵中质点的位能有关，而质点的位能是由质点间的结合力特性所决定。
质点间结合力越强的材料，其位阱越深而狭(即键能更高)，升高同样温度质点振幅增加得越少，因此热膨胀系数也越小。
键强高的材料具有低的热膨胀系数，A 的键能大于B 的键能，故A 具有更低的热膨胀系数。
由于A 的键能更高，要破坏其键合需要更高的温度，故其熔点更高。
5. 讨论为什么具有高度取向化的聚合物材料，在取向轴方向的热膨胀系数为负
值？
5、物体的体积或者长度随温度升高而增大的现象称为热膨胀。
高度取向化的聚合物在其结构上出现高度各向异性，当温度升高时，其取向轴缩短，其他方向增大，故取向轴方向热膨胀系数为负数。
6. 热传导的主要机理有哪些？金属、无机非金属、高分子材料的热传导有何不
同？
6、气体传递热能方式是依靠质点间的直接碰撞来传递热量； 固体中的导热主要是由晶格振动（晶体中点阵的质子\原子\离子总是绕着平衡位置做微小振动）的格波（声频支格波被看成一种弹性波，类似于固体中传播的声波，因此把声频波的量子称为声子；高温时光频支格波称光子）和自由电子的运动来实现的。
纯金属：导热主要靠自由电子（由自由电子论知，金属中的自由电子可以视为自由电子间距 能量
A
B
题4图 材料的键－能图
气），能够迅速实现热传递。
而合金导热要同时考虑声子的导热贡献。
无机非金属材料：当它存在温度梯度的时候，温度高处的质点振动较强、振幅较大和温度地处振动较弱的质点相互作用，带动振动弱的点，这样热量从高温传向低温。
因此，导热主要靠晶格振动的格波即声子和光子（高温下）。
高分子材料：对于大多数聚合物都是饱和体系，无自由电子的存在，所以热传递是晶格振动的结果即热能载者是声子。
7.对同一种材料进行快速加热与快速冷却，哪个过程导致热冲击的可能性更
大？为什么？
7、由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击。
快速冷却导致热冲击的可能性更大。
快速加热时，材料外表温度比内部高，则外表膨胀比内部大，但相邻的内部的材料限制其自身的膨胀，因此表面材料受压缩应力，而相邻内部材料受拉伸应力；迅速冷却时，表面受拉应力，相邻内部材料受压缩应力，若能达到材料的极限抗拉强度，则前后二表面将开裂，故受到的热冲击更大。
8.经常需要在金属构件上涂覆陶瓷釉来装饰或保护金属免受腐蚀，一般而言，
釉都是在较高温度下涂覆到金属上去的，讨论在室温下釉层中的残余应力。
8、通常，陶瓷釉层的膨胀系数比胚体（金属）的膨胀系数小，在较高温度下涂覆到金属上去后在冷却直到室温时，陶瓷釉层的收缩你金属的收缩要小，故陶瓷釉层受到压应力。
9.对“相同体积下，具有较高比热的材料也具有较高热容量”的观点进行评述。
9、这种说法是不正确的。
比热：单位质量的热容；热容：在不发生相变和化学反应时，材料温度升高1K时所需要的热量。
由二者定义知：比热、热容的关系热容=比热*质量。
因为，体积相同的多种物质，其质量不一定相同。
一种物质具有较高的比热，但它的质量有可能较小，则质量和比热之积有可能较小。
材料物理性能测试思考题答案
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。
这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。
K 状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。
但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K 状态。
X 射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显着波动，所以也把K 状态称为“不均匀固溶体”。
能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。
禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。
价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。
导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。
金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。
残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。
这个电阻反映了金属纯度和不完整性。
相对电阻率：ρ (300K)／ρ 是衡量金属纯度的重要指标。
剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。
实用中常把液氦温度下的电阻率视为剩余电阻率。
相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。
把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .01724Ω·mm 2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。
材料物理导论答案
= ih ψ∇ψ ∗ −ψ ∗∇ψ 2m
=
ih 2m
ir
(−2ikr ) r3
=
hk mr 2
i r
16. 一粒子在一维势阱中运动，势阱为
U (x)
=
⎪⎧U ⎨
o
> 0,
x
>
a
求束缚态(0
<
E
<
U0)的能级所满足的方程。
⎪⎩0, x ≤ a
解：粒子满足波函数：
⎧ ⎪− ⎪
h2 2m
d
2ϕ1 (x0 dx 2
第一章 材料的力学
1. 一圆杆的直径为 2.5 mm、长度为 25cm 并受到 4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，
且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，
并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表
拉伸前后圆杆相关参数表
体积 V/mm3 直径 d/mm 圆面积 S/mm2
解：据题即求如图 E1,E2,η2 和η3 四参数。如图所示有
ε
= ε1
+ε2
+ε3
=
σ0 E1
+
σ0 E2
(1 − e−t /τ
)+
σ0 η3
t
其中ε1 立即回复，ε2 逐渐回复，ε3 不能回复。
⇒
⎪⎧ε1 ⎪ ⎪ ⎨ε 3 ⎪
= =
σ0 E1
σ0 η3
= 0.05 − (3 + e10−10 ) /100 = t = 1.0 ×104 ⋅ 36000 = (3 +
MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小
材料导论复习思考题及答案——北京化工大学
复习题（1）HDPE、LDPE分子结构、聚集态结构的差别是什么，应用领域有那些特点？1 分子结构：HDPE：只有少量的短支链LDPE：存在大量的长支链和短支链LLDPE：短支链数目与LDPE详单，但没有长支链。
UHMWPE：为线性，与HDPE相同2聚集态结构： HDPE：分子链非常柔顺，结构单元对称规整，非常容易结晶，结晶度很高，80~95%，支化程度小，规整型高，结晶度高LDPE：分子链柔性小，结晶困难，55~65%（提高分子量对结晶度提高） LLDPE：结晶度70%UHMWPE：分子间缠结非常强烈，和HDPE一样，结晶度70~80%3性能：a聚乙烯的基本性质：无臭无味无毒乳白色蜡状固体名半透明或不透明透水率小但透气性大易燃，是最易燃的燃料之一 b聚乙烯力学性能一般拉伸强度比较低强度不高抗蠕性变差抗冲击性能较好c结晶度，密度、拉伸强度、硬度、抗蠕变性： LDPE<LLPE<HDPE 抗冲击性HDPE<LLDPE<LDPE 耐环境应力开裂性 HDPE<LLDPE<LDPE d热性能： PE耐热性能低 HDT：HDPE>LLDPE>LDPE&MFI（熔融指数）提高（分子量下降），HDT降低。
PE的耐热性在塑料里比较高膨胀系数大：HDPE<LLDPE<LDPE 导热性：HDPE>LLDPE>LDPE耐寒性：分子量大，耐寒性好。
MIF升高 e耐化学药性优异f电性能：优异的电绝缘性（>1016Ωm）可做高频高压绝缘材料g加工性能：吸水率低，加工前不必干燥分子量和支化度度熔体速率有很大的影响，分子量提高，MFI下降，分子量相同，支化程度上升，MFI上升熔体流动LDPE>HDPE挤出成型：LDPE 要求慢速冷却：HDPE要求快速冷却 UHMWPE:力学性能优良，良好的塑性工程塑料结晶度比HDPE低，70~80%密度比HDPE低熔体的粘度很高工程塑料中抗冲击强度最高即使在低温下也可以保持韧性和很高的耐磨性4应用：LDPE HDPE LLDPE:不承载复合或在使用温度不高下承载较小的负荷的塑料制品。
材料物理思考题(参考答案)5.26.21.31
材料物理思考题1、表面张力的定义。
答：在两相(特别是气-液)界面上，由于分子引力不均衡而产生指向液体方向并与表面相切的力称为表面张力。
2、简述影响聚合物表面张力的因素，举例说明减少聚合物表面张力的方法。
答：(1)温度的影响。
温度升高，表面张力下降。
(2)化学结构。
表面张力大小主要取决于聚合物分子中的链节单元结构。
通常，非极性聚合物较极性聚合物的表面张力值低。
(3)分子量及其分布。
聚合物中分子量小的部分会使其表面张力减小，尤其使它们有浓集于聚合物表面的趋势，从而引起表面张力下降。
(4)高分子物态转变的影响。
当聚合物从玻璃态转变为橡胶态时表面张力呈现连续性变化，结晶－熔融转变过程中表面张力呈不连续性变化。
随表面结晶度的提高，表面张力也不断增大。
(5)在共聚物中，表面能低的共聚组分具有吸附于表面的倾向。
(6)共混。
共混物的表面张力随其相容性的减小而增加。
(7)添加剂。
低表面能添加剂具有降低聚合物表面张力的作用。
举例：可以通过适当升高温度减少聚合物表面张力；将聚合物熔体控制在不同成核活性表面冷却，控制表面结晶度较低可得到较低表面张力的聚合物。
3、解释聚合物表面组成、形态与内部不同的原因。
答：固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。
固体表面是不均匀的，而同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质。
正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降，导致不同的部位吸附和催化的活性不同，聚合物表面组成、形态与内部不同4、两相共混体系分散相粒子的粒径主要是由什么因素决定的。
答：（1）聚合物两相体系的熔体密度（特别是粘度比值）以及熔体弹性；（2）聚合物两相体系的界面能或表面张力；（3）聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；（4）流动场的形式（剪切流动,拉伸流动）和强度（如剪切速率）；（5）共混时间（具体的共混时间的共混物料在混合设备各个区段的停留时间）；5、什么是粉体活性。
材料物理导论-思考题4
第三章 材料的电学1.说明量子自由导电理论与经典导电理论的异同。
经典导电理论：金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自由运动自由电子的运动遵守经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。
这些电子在一般情况下可沿所有方向运动。
在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中产生电流。
电子与原子的碰撞妨碍电子的继续加速，形成电阻。
量子自由导电理论：金属离子所形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们不束缚于某个原子上，可以在整个金属内自由地运动，电子之间没有相互作用。
电子运动服从量子力学原理 。
2. 一块n 型硅半导体，其施主浓度N D ＝1015／cm 3，本征费米能级Ei 在禁带正中，费米能级E F 在Ei 之上0.29eV 处，设施主电离能∆E D ＝0.05eV ，试计算在T ＝300K 时，施主能级上的电子浓度对于硅半导，其禁带E=E C -E V =1.12ev又由题可知：E F -Ei=0.29ev ，∆E D = E C -E D = 0.05eV所以 E D -E F =0.5E-∆E D -（E F -Ei ）=0.22ev将 N D ＝1015／cm 3，E D -E F = 0.22ev ，T=300K ，k=1.38 x 10-23带入下式因此施主能级上的电子浓度n D =4.06 x 1011／cm 33.为什么金属的电阻随温度的上升而增加，半导体却降低？半导体是靠载流子(空穴或电子)导电的，温度升高，载流子增多，导电性增强；金属晶体里边，温度升高原子核振动加剧，碰撞电子使之减速的概率增加，电阻率上升4.在实际工程中往往需要金属既有良好的导电性又有高的强度，假如足够高的强度既可以通过冷加工获得，也可以由固溶强化得到，从导电率的要求看，你建议采用哪种强化方法？为什么？采用冷加工的方法，固溶强化会使金属的电导率大大降低，主要原因是溶质原子的溶入引起溶剂点阵的畸变，量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵()11exp()2DD D D D F N n N fE E E kT==-+时，将不受到散射而无阻碍地传播，这时电阻率为0，而电导率应为无穷大。
材料物理导论-思考题4
材料物理导论-思考题4第三章材料的电学1.说明量子自由导电理论与经典导电理论的异同。
经典导电理论：金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自由运动自由电子的运动遵守经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。
这些电子在一般情况下可沿所有方向运动。
在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中产生电流。
电子与原子的碰撞妨碍电子的继续加速，形成电阻。
量子自由导电理论：金属离子所形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们不束缚于某个原子上，可以在整个金属内自由地运动，电子之间没有相互作用。
电子运动服从量子力学原理。
2. 一块n 型硅半导体，其施主浓度N D ＝1015／cm 3，本征费米能级Ei 在禁带正中，费米能级E F 在Ei 之上0.29eV 处，设施主电离能?E D ＝0.05eV ，试计算在T ＝300K 时，施主能级上的电子浓度对于硅半导，其禁带E=E C -E V =1.12ev又由题可知：E F -Ei=0.29ev ，?E D = E C -E D = 0.05eV所以 E D -E F =0.5E-?E D -（E F -Ei ）=0.22ev将 N D ＝1015／cm 3，E D -E F = 0.22ev ，T=300K ，k=1.38 x 10-23带入下式因此施主能级上的电子浓度n D =4.06 x 1011／cm 33.为什么金属的电阻随温度的上升而增加，半导体却降低？半导体是靠载流子(空穴或电子)导电的，温度升高，载流子增多，导电性增强；金属晶体里边，温度升高原子核振动加剧，碰撞电子使之减速的概率增加，电阻率上升4.在实际工程中往往需要金属既有良好的导电性又有高的强度，假如足够高的强度既可以通过冷加工获得，也可以由固溶强化得到，从导电率的要求看，你建议采用哪种强化方法？为什么？采用冷加工的方法，固溶强化会使金属的电导率大大降低，主要原因是溶质原子的溶入引起溶剂点阵的畸变，量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵()11exp()2DD D D D F N n N fE E E kT==-+时，将不受到散射而无阻碍地传播，这时电阻率为0，而电导率应为无穷大。
材料物理习题和思考题
材料物理习题和思考题材料物理习题和思考题第⼀章材料的电⼦理论1、重要名词：⾃由电⼦近似波函数的归⼀化条件波恩－卡曼边界条件允许波长 K 空间状态密度费⽶能电⼦的费⽶－狄拉克统计分布布洛赫定理近⾃由电⼦近似能带允带禁带紧束缚近似布拉格定律布⾥渊区等能⾯费⽶⾯费⽶球电⼦密度泛函2、说明⾃由电⼦近似的基本假设。
在该假设下，⾃由电⼦在⼀维⾦属晶体中如何分布？电⼦的波长、能量各如何分布？3、何谓K 空间? K 空间中的（2，2，2）和（1，1，3）两点那个代表的能级能量⾼？4、何谓状态密度？状态密度与电⼦能量是何种关系？5、⽤公式1k exp 1F +??=T E-E f(E)解释左图的⾃由电⼦在0K 和T K时的能量分布，并说明T 改变时该能量分布如何变化。
6、说明的物理意义，并简要说明为什么在讨论左图的电⼦能量分布时不考虑和的区别？F E 0F E F E 7、近⾃由电⼦假设和⾃由电⼦假设中电⼦所处的势场有何区别？前者的主要假设是什么？8、画出⾃由电⼦近似和近⾃由电⼦近似下的E-K 曲线，并说明他们的区别，解释能带的概念。
9、从左图说明能带产⽣的原因。
10、什么是布⾥渊区？给出⼀维K 空间前三个布⾥渊区的范围，注意其特点。
将⼀维布⾥渊区的特点推⼴到⼆维、三维的情形，他们的第⼀、第⼆、第n 布⾥渊区有何种关系？11、解释左下图的⼆维晶体布⾥渊区的等能线，并说明能隙和能量交叠出现的原因。
12、画图说明⾃由电⼦近似和近⾃由电⼦近似下的状态密度的异同。
13、画图说明导体、半导体、绝缘体能带结构的异同。
14、简要说明⽤现代电⼦理论进⾏合⾦设计的主要思想。
15、简要说明电⼦密度泛函⽅法的主要思想。
第⼆章材料的晶态结构与缺陷1、重要名词：晶体，⾮晶态，准晶体，点阵（晶格），晶胞，点阵常数（晶格常数，晶格参数），晶系，布拉菲点阵，晶向指数，晶⾯指数，⾯⼼⽴⽅，体⼼⽴⽅，密排六⽅，同素异构现象，合⾦，固溶体，间隙式固溶体，置换式固溶体，中间相，正常价化合物，电⼦化合物，间隙相和间隙化合物，拓扑密堆相，超结构（超点阵，有序固溶体），径向分布函数，位置⽮径分布函数，陶瓷，特种陶瓷，硅氧四⾯体，岛状结构，组群状结构，链状结构，层状结构，架状结构，低维材料，吸附，物理吸附，化学吸附，解吸，凝结，临界晶核，稳定晶核，多晶体，外延⽣长，同质外延，异质外延，错配度，晶体缺陷，化学缺陷，点阵缺陷，点缺陷，线缺陷，⾯缺陷，空位和间隙原⼦，空位形成能，辐照损伤，位错，柏⽒⽮量，刃型位错，螺型位错，混合型位错，晶界，⼩⾓度晶界，⼤⾓度晶界，过冷液体模型，⼩岛模型，重合位置点阵模型，重合位置密度，孪晶，孪晶界，共格界⾯，⾮共格界⾯，外表⾯，清洁表⾯，实际表⾯，表⾯弛豫，表⾯重构，相界，2、晶体为何有各向异性？3、在晶胞中画出下列晶⾯和晶向：[111],[110], [111], [011], [120];(111), (110), (225), (101), (210)4、在图上标出下列晶向和晶⾯的指数5、计算⾯⼼⽴⽅和体⼼⽴⽅结构的致密度，画出其任意原⼦的配位原⼦，⽐较两种结构的区别。
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答第三章 材料的电学3112319/)(/1006.4)3001038.1106.122.0exp(211211)(22.005.029.0212.1)(,12.1.1cm e N E f N n eV E E E E E E E E E E E E eV E Si kT E E D D D D F D i F D i c F D D c D g F D ⨯=⨯⨯⨯⨯+=+=⋅==-=-∴--∆--=--=∆=⊗---的查解：⎪⎩⎪⎨⎧⨯==⨯==∴〈〈⊗。
少子；多子解：)(/1013.1)(/105.1.239203150cm N n p cm N n N n D i D D i ΘeV22.0J 1053.3E E cm /102N cm /100.1N N Nln kT E E P cm /1045.8102)103.1(p n n cm /102109101.1N N p T N P ,N N .320V F 315A 319V AVV F 34152102i 3151516D A A D =⨯=-⨯⨯=-⎪⎩⎪⎨⎧⨯=⨯⨯==⨯=⨯-⨯=-=⇒∴∴〈⊗-代入可得取，取型半导体，有对于杂质几乎完全电离在室温，较少且又型半导体补偿后解：ΘΘ时可保持强电离。
则有令，仅考虑杂质电离有低温区，忽略本征激发解：318D 318DD D 2/1kT /E CD DD0cm /1032.1N cm /1032.1N N 9.0n )e N N 8(1N 2n n .4D ⨯〈⨯〈⇒≥⋅+==⊗+∆+mE s q m m q n n n d s n n n n n n 181********311048.11048.110101.01048.1106.110101.926.01.0.9-------**⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==∴=τμτυλμττμΘ解：Ω=⨯=⋅ρ=⋅Ω=⨯⨯⨯=μ=σ=ρ⊗-3.16.01781.0S l R cm 781.08000106.1101nq 11.101915nΘ解：225112251123312319193103.421023.412.4400)2(5.361065.3365.3)1010/(101.926.03001038.13106.110/33,,)1(101.926.026.0.11------------⋅=⋅⨯==⋅Ω=⋅=⋅⨯===⋅Ω=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=∴===⨯⨯==⊗cm A m A i m K cm A m A m kTqN E i mE m kTq N m kT V E V nq kg m m Si dnA dnA dn dn σσσμμσ时，同理，（电子有效质量），对解：Θcm 045.0)1350106.1103.10()pq (s V cm 1350cm /103.10100.1101103.1n )3(cm34.4)480106.1103.0()pq (cm /103.0100.1103.1N N p)2(cm34.4)480106.1103()pq (s V cm 480cm /103N p ,n n )1(.12119161112n 3161617161191613161616D A 119151112p315A A i ⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=⨯-⨯+⨯=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⨯=⨯-⨯=-=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=≈∴〈〈⊗-------------ΘΘ又又查得解：为最大。
材料物理性能思考题.
材料物理性能思考题第一章：材料电学性能1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？2 经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？3 自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？4 根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。
5 自由电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋的能态数是何关系？为什么自由电子的波矢量是一个倒易矢量？6 自由电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？7 自由电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自由电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。
8 自由电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面有何异同点？9 何为能带理论？它与近自由电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关系？10 孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律是什么？何为材料的能带结构？11 在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。
12 在能带理论中，自由电子的能量和运动行为与自由电子近似下有何不同？13 自由电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质量？其物理本质是什么？14 试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。
15 能带论对欧姆定律的微观解释与自由电子近似下的量子导电理论有何异同点？16 解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义17 试指出影响材料导电性的内外因素和影响规律，并分析其原因。
18 材料电阻的测试方法由哪几种？各有何特点？19 简述用电阻法测绘固溶度曲线的原理和方法。
材料物理思考题2016最终版(北京化工大学四位男生吐血整理)
1、 重要名词：晶体缺陷：将晶体中偏离理想的完整结构的区域称为晶体缺陷。 化学缺陷：是指由局部的成分与基体不同导致的缺陷。 点阵缺陷：是指原子排列处于几何上的混乱状态，而与构成晶体的元素无关的晶体缺陷。 点缺陷：是指在 x、y、z 方向的尺寸都很小（相当于原子尺寸）的点阵缺陷，也称为零维缺陷。 线缺陷：是指在两个方向上尺寸都很小，另一个方向上相对很长的点阵缺陷，也称一维缺陷。 面缺陷：是指在两个方向上尺寸很大，另一个方向上尺寸很小的点阵缺陷，也称二维缺陷。 空位：空位是指由于原子迁移到点阵中其他位置形成的空结点。 间隙原子：是指处于点阵中间隙位置的原子。 空位形成能：单个空位形成所需的能量，通常用 Ef 表示。 辐照损伤：是点缺陷影响晶体性能ห้องสมุดไป่ตู้另一种形式，其含义为电子、中子、质子、α粒子等高能粒子照射 材料，在材料中导入大量空位和间隙原子，引起的材料损伤。
电子化合物：是在特定电子浓度下形成的化合物。电子浓度定义为合金中价电子数目 e 与原子数目 a 的比
值。
e A(100 x) Bx
a
100
间隙相和间隙化合物：是指过渡金属与 H、B、C、N 等非金属小原子形成的化合物。 超结构（超点阵，有序固溶体）：是指在一定温度下，成分接近于一定原子比的短程有序的固溶体可能转
材料物理思考题 2016
(考试范围不限于此思考题)
第 1 章 材料的晶态结构
1、 重要名词：晶体:原子（或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的材料称为晶体。 非晶体：如果材料中的原子（或分子）不规则地排列则称为非晶体。 准晶体：准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的有序结构。 （晶体、非晶体、准晶体结构的区别可从其原子排列的旋转对称性来说明。晶体可看成是相同的单胞按 同样的规则堆垛形成；非晶体是长程无序的无单胞，也没有原子排列的对称性；准晶体是不同的单胞或 形状相同取向不同的单胞按一定的规则周期性地重复堆垛形成，是介于晶体和非晶体之间的长程有序结 构。） 点阵（晶格）：将周围环境相同，彼此等同的原子、分子或原子群、分子群的中心抽象为规则排列于空间 的无数个几何点，这种几何点的空间排列称为空间点阵，简称点阵。 晶胞：在点阵中取出一个具有代表性的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。 点阵常数（晶格常数，晶格参数）：a,b,c;α，β，γ。 晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三 方、四方、正交、单斜、三斜等 7 类，是为 7 个晶系。 布拉菲点阵：按“每个阵点周围环境相同”的要求，空间点阵只能有 14 种形式，称为布拉菲点阵，它们 分别是：简单三斜、简单单斜、底心单斜、简单正交、底心正交、体心正交、面心正交、简单六方、菱 形（三角）、简单四方、体心四方、简单立方、体心立方、面心立方。 晶向指数：[uvw] 晶面指数：（hkl）或{hkl} 面心立方：（1）晶胞内原子数：4；（2）点阵常数：a；（3）配位数和致密度：12、74%。 体心立方：（1）晶胞内原子数：2；（2）点阵常数：a；（3）配位数和致密度：8、68%。 密排六方：（1）晶胞内原子数：6；（2）点阵常数：a、c、c/a=1.633；（3）配位数和致密度：6（6+6）、 74%。 同素异构现象（多晶型性）： 合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成的具有金属特性的 物质。 固溶体：两种或多种元素混合所形成的单一结构的结晶相，其结构与某一组成元素相同。 间隙式固溶体：也称为填隙固溶体，是指溶质原子处于溶剂结构中的间隙位置形成的固溶体。