材料物理学复习提纲

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1、材料物理学复习提纲第一章材料的热学性能1.声子:用以描述晶格热振动的能量量子。2.热容:在没有相变或化学反应的条件下,物体温度升高1K所吸收的热量。3.热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象叫做热膨胀。4.热传导:当固体材料一端的温度比另一端高时,热量会从热端自动地传向冷端,这个现象称为热传导。5.导热率:指单位温度梯度下,单位时间内通过单位截面积的热量。重点内容:1、格波是多频率振动的组合波。(1)如果振动着的质点中包含频率甚低的格波,质点彼此之间的位相差不大,则格波类似于弹性体中的应变波,称为“声频支振动”。(

2、2)格波中频率甚高的振动波,质点彼此之间的位相差很大,邻近质点的运动几乎相反时,频率往往在红外光区,称为“光频支振动”。2、恒压热容与恒容热容的比较:(1)由于恒压加热过程中,物体除温度升高外,还要对外界做功,所以CP>CV(2)CP的测定比较简单,但CV更有理论意义,因为它可以直接从系统的能量增量计算(3)对于凝聚态材料,CP与CV差异很小;但在高温时,CP和CV的差别增大3、固体的导热微观机理包括:电子导热、声子导热和光子导热4、温度对无机非金属材料热导率的影响:(1)在低温段,l近似与T3成比例地变化,随着温度升高,

3、l迅速增大,这是因为低温段主要是热容对热导率的影响,而热容随温度的三次方成正比。(2)温度高于某一温度后,热容与温度的关系不再是三次方的关系,并在德拜温度以后,趋于一恒定值。这时对热导率的影响主要是声子的平均自由程起作用,其随温度升高而下降。故某个低温处,l出现了极大值。(3)到了某高温时,热容趋于定值,而平均自由程达到下限值,因而热导率趋于恒定;更高温度时,由于光子导热的影响使热导率又有所增大。5、晶体与非晶体导热系数曲线的比较:(1)非晶体的导热系数(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶体的小。(2)在高温下,二者

4、比较接近,因为声子热容在高温下都接近3R。(3)非晶体与晶体导热系数曲线的重大区别是前者没有导热系数峰值点。第二章材料的导电性能1.载流子:能够携带电荷的粒子称为载流子。2.允带:允许电子能级存在的能量范围。3.禁带:不允许电子能级存在的能量范围。4.满带:所有的能级都被电子填满的允带。5.不满带:能级被电子部分填充的允带。6.空带:所有的能级都没有电子占据的允带。7.本征半导体:所有价电子都参与成键,并且成键都处于饱和状态。8.n型半导体:所有结合键被价电子填满后仍有部分富余的价电子,称作n型半导体。9.p型半导体:所有

5、价电子都成键后仍有些结合键缺少价电子,而出现一些空穴,称作p型半导体。1.杂质的补偿作用:不同类型的杂质相互抵消而使半导体的导电能力减弱的现象,称为杂质的补偿作用。重点内容:1.导体、半导体、绝缘体能带结构的比较:导体半导体绝缘体禁带−较小较大价带非满带满带满带2.温度对金属导电性的影响:(1)高温下(T>2/3qD),正比关系:rµaT(2)低温下(T<

6、高而增加。2)中温区(耗尽区):电导率随温度的升高保持不变,甚至可能略微下降。3)高温区(本征区):电导率随温度升高重新增加。第三章材料的磁学性能1.磁化:外磁场作用下,各磁矩有规则的取向,使磁介质宏观显示磁性,这就叫磁化。2.磁化率:磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率。3.抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性4.居里温度:铁磁体在高于某一临界温度变成顺磁体,这一临界温度称为居里温度或居里点。5.磁畴:在铁磁体内分成大量自发磁化的小区域(磁矩方向一致),该小区域称为磁畴。6.磁晶各向异性:晶体的不同取向与外磁场平

7、行时,磁化的难易不同。7.磁化功:铁磁体磁化时消耗的能量。8.磁晶各向异性能Ek:磁化强度矢量在铁磁体中沿不同方向的能量差。9.磁致伸缩:在磁场中磁化时,铁磁体的尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩。10.技术磁化:指在外磁场作用下,铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和状态的内部变化过程。11.剩余磁感应强度Br(剩磁):铁磁性材料经饱和磁化,当外磁场降为0时,得到不为零的磁感应强度。12.磁滞效应:B变化总是落后于H的变化的现象。重点内容:1、原子具有磁矩是物质具有磁性的根源,原子磁矩有3个来源:电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原

8、子核自旋磁矩。2、磁畴壁厚度的影响因素:(1)畴壁的厚度越大,相邻磁矩夹角越小,交换作用能越小——所以交换作用能倾向于使畴壁变厚。(2)畴壁的厚度越大,偏离易磁化方向的磁矩越多,磁晶各向异性能越大——所以磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。3、铁磁体材料技术磁化的主要过程:1)畴壁可逆迁移区:磁场强度较低时

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1、材料物理学复习提纲第一章材料的热学性能1.声子:用以描述晶格热振动的能量量子。2.热容:在没有相变或化学反应的条件下,物体温度升高1K所吸收的热量。3.热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象叫做热膨胀。4.热传导:当固体材料一端的温度比另一端高时,热量会从热端自动地传向冷端,这个现象称为热传导。5.导热率:指单位温度梯度下,单位时间内通过单位截面积的热量。重点内容:1、格波是多频率振动的组合波。(1)如果振动着的质点中包含频率甚低的格波,质点彼此之间的位相差不大,则格波类似于弹性体中的应变波,称为“声频支振动”。(

2、2)格波中频率甚高的振动波,质点彼此之间的位相差很大,邻近质点的运动几乎相反时,频率往往在红外光区,称为“光频支振动”。2、恒压热容与恒容热容的比较:(1)由于恒压加热过程中,物体除温度升高外,还要对外界做功,所以CP>CV(2)CP的测定比较简单,但CV更有理论意义,因为它可以直接从系统的能量增量计算(3)对于凝聚态材料,CP与CV差异很小;但在高温时,CP和CV的差别增大3、固体的导热微观机理包括:电子导热、声子导热和光子导热4、温度对无机非金属材料热导率的影响:(1)在低温段,l近似与T3成比例地变化,随着温度升高,

3、l迅速增大,这是因为低温段主要是热容对热导率的影响,而热容随温度的三次方成正比。(2)温度高于某一温度后,热容与温度的关系不再是三次方的关系,并在德拜温度以后,趋于一恒定值。这时对热导率的影响主要是声子的平均自由程起作用,其随温度升高而下降。故某个低温处,l出现了极大值。(3)到了某高温时,热容趋于定值,而平均自由程达到下限值,因而热导率趋于恒定;更高温度时,由于光子导热的影响使热导率又有所增大。5、晶体与非晶体导热系数曲线的比较:(1)非晶体的导热系数(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶体的小。(2)在高温下,二者

4、比较接近,因为声子热容在高温下都接近3R。(3)非晶体与晶体导热系数曲线的重大区别是前者没有导热系数峰值点。第二章材料的导电性能1.载流子:能够携带电荷的粒子称为载流子。2.允带:允许电子能级存在的能量范围。3.禁带:不允许电子能级存在的能量范围。4.满带:所有的能级都被电子填满的允带。5.不满带:能级被电子部分填充的允带。6.空带:所有的能级都没有电子占据的允带。7.本征半导体:所有价电子都参与成键,并且成键都处于饱和状态。8.n型半导体:所有结合键被价电子填满后仍有部分富余的价电子,称作n型半导体。9.p型半导体:所有

5、价电子都成键后仍有些结合键缺少价电子,而出现一些空穴,称作p型半导体。1.杂质的补偿作用:不同类型的杂质相互抵消而使半导体的导电能力减弱的现象,称为杂质的补偿作用。重点内容:1.导体、半导体、绝缘体能带结构的比较:导体半导体绝缘体禁带−较小较大价带非满带满带满带2.温度对金属导电性的影响:(1)高温下(T>2/3qD),正比关系:rµaT(2)低温下(T<

6、高而增加。2)中温区(耗尽区):电导率随温度的升高保持不变,甚至可能略微下降。3)高温区(本征区):电导率随温度升高重新增加。第三章材料的磁学性能1.磁化:外磁场作用下,各磁矩有规则的取向,使磁介质宏观显示磁性,这就叫磁化。2.磁化率:磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率。3.抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性4.居里温度:铁磁体在高于某一临界温度变成顺磁体,这一临界温度称为居里温度或居里点。5.磁畴:在铁磁体内分成大量自发磁化的小区域(磁矩方向一致),该小区域称为磁畴。6.磁晶各向异性:晶体的不同取向与外磁场平

7、行时,磁化的难易不同。7.磁化功:铁磁体磁化时消耗的能量。8.磁晶各向异性能Ek:磁化强度矢量在铁磁体中沿不同方向的能量差。9.磁致伸缩:在磁场中磁化时,铁磁体的尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩。10.技术磁化:指在外磁场作用下,铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和状态的内部变化过程。11.剩余磁感应强度Br(剩磁):铁磁性材料经饱和磁化,当外磁场降为0时,得到不为零的磁感应强度。12.磁滞效应:B变化总是落后于H的变化的现象。重点内容:1、原子具有磁矩是物质具有磁性的根源,原子磁矩有3个来源:电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原

8、子核自旋磁矩。2、磁畴壁厚度的影响因素:(1)畴壁的厚度越大,相邻磁矩夹角越小,交换作用能越小——所以交换作用能倾向于使畴壁变厚。(2)畴壁的厚度越大,偏离易磁化方向的磁矩越多,磁晶各向异性能越大——所以磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。3、铁磁体材料技术磁化的主要过程:1)畴壁可逆迁移区:磁场强度较低时

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