材料物理性能考试重点、复习题电子教案

材料物理性能考试重点、复习题

1.格波：在晶格中存在着角频率为ω的平面波，是晶格中的所有原子以相同频率振动而

形成的波，或某一个原子在平衡附近的振动以波的形式在晶体中传播形成的波

2.色散关系：频率和波矢的关系

3.声子：晶格振动中的独立简谐振子的能量量子

4.热容：是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K

所需要增加的能量。

5.两个关于晶体热容的经验定律：一是元素的热容定律----杜隆-珀替定律：恒压下元素的

原子热容为25J/(K*mol);另一个是化合物的热容定律-----奈曼-柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

6.热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀

7.固体材料热膨胀机理：材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果，而原子间距是指晶

格结点上原子振动的平衡位置间的距离。材料温度一定时，原子虽然振动，但它平衡位置保持不变，材料就不会因温度升高而发生膨胀；而温度升高时，会导致原子间距增大。

8.温度对热导率的影响：在温度不太高时，材料中主要以声子热导为主,决定热导率的因

素有材料的热容C、声子的平均速度V和声子的平均自由程L,其中v通常可以看作常数,只有在温度较高时,介质的弹性模量下降导致V减小。材料声子热容C在低温下与温度T3成正比。声子平均自由程V随温度的变化类似于气体分子运动中的情况，随温度升高而降低。实验表明在低温下L值的变化不大，其上限为晶粒的线度，下限为晶格间距。在极低温度时，声子平均自由程接近或达到其上限值—晶粒的直径；声子的热容C则与T3成正比；在此范围内光子热导可以忽略不计，因此晶体的热导率与温度的三次方成正比例关系。在较低温度时，声子的平均自由程L随温度升高而减小，声子的热容C仍与T3成正比，光子热导仍然极小，可以忽略不计，此时与L相比C对声子热导率的影响更大,因此在此范围内热导率仍然随温度升高而增大,但变化率减小。

在较高温度下，声子的平均自由程L随温度升高继续减小,而声子热容C趋近于常数,材料的热导率由L随温度升高而减小决定。随着温度升高,声子的平均自由程逐渐趋近于其最小值,声子热容为常数,光子平均自由程有所增大,故此光子热导逐步提高,因此高温下热导率随温度升高而增大。一般来说,对于晶体材料，在常用温度范围内，热导率随温度的上升为下降。

9.影响热导率的因素:1）温度的影响，一般来说，晶体材料在常用温度范围内，热导率随

温度的上升而下降。2）显微结构的影响。3）化学组成的影响。4）复合材料的热导率

10.热稳定性：是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，所以又称为抗热震性。

11.常用热分析方法：1）普通热分析法2）差热分析3）差示扫描量热法4）热重法

12.光折射：当光依次通过两种不同介质时，光的行进方向要发生改变，这种现象称为折

射

13.光的散射：材料中如果有光学性能不均匀的结构，例如含有透明小粒子、光性能不同

的晶界相、气孔或其他夹杂物，都会引起一部分光束偏离原来的传播方向而向四面八方散开来，这种现象称为光的散射。

14.吸收：光通过物质传播时，会引起物质的价电子跃迁或使原子振动，从而使光能的一

部分转变为热能，导致光能的衰减的现象

15.弹性散射：光的波长（或光子能量）在散射前后不发生变化的，称为弹性散射

16.按照瑞利定律，微小粒子对波长的散射不如短波有效，在可见光的短波侧λ=400nm

处，紫光的散射强度要比长波侧λ=720nm出红光的散射强度大约大10倍

17.色散：材料的折射率随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小的性质，称为材

料的色散

18.透光性：材料可以使光透过的性能称为透光性

19.镜反射：是指光照射在光洁度非常高的材料表面时，反射光线具有明确的方向性，这

种反射称为镜反射

20.漫反射：光照射在粗糙的材料表面时，反射线没有方向性，这种反射称为漫反射

21.受激辐射：处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃迁时，

辐射光子的现象

22.激光：由受激发射的光放大产生的辐射

23.受激吸收：如果原子处于低能级，当能量满足hv=E2-E1的光子趋近它时，原子则可能

吸收一个光子并跃迁到高能级，这个吸收过程只有存在适当频率的外来光子时才会发生

24.导电：当在材料的两端施加电压V时，材料中有电流I流过的现象

25.超导原因：超导态的电子对有一基本特性，即每个电子对在运动中的总动量保持不

变，故在通以直流电时，超导体重的电子对将无阻力地通过晶格运动，晶格散射电子对中的一个电子并改变它的动量时，它也将散射电子对中的另一个电子，在相反方向引起动量的等量变化，成对电子运动的平均速度基本保持不变，电子对运动时不消耗能量，表现出零电阻的特性

26.载流子：电流是电荷在空间的定向运动。任何一种物质，只要有电流就意味着有带电

粒子的定向运动，这些带电粒子称为载流子；载流子为离子或离子空穴的电导称为离子式电导，载流子为电子或电子空穴的电导称为电子式电导

27.霍尔效应：沿试样x轴方向通入电流I（电流密度j x），z轴方向加一磁场H z,那么在y

轴方向将产生一电场E y，这一现象称为霍尔效应

28.超导电性：在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象

29.合金元素及相结构的影响：1）固溶体的导电性；2）金属化合物的导电性；3）多相合

金的导电性

30.导电性的测量：1）双臂电桥法；2）直流电位差计测量法；3)直流四探针法；4）绝缘

体电阻的测量

31.矿物当温度变化时，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质称为热电性

32.热电效应：在金属导线组成的回路中，存在着温差或通以电流时，会产生热与电的转

换效应

33.电介质极化的机制：1）电子、离子位移极化；2）弛豫极化；3）取向极化；4）空间

电荷极化

34.介电击穿：当陶瓷或聚合物用于工程中做绝缘材料、电容器材料和封装材料时，通常

都要经受一定的电压梯度的作用，如果材料发生短路，则这些材料就失效了，这种失效称为介电击穿。引起材料击穿的电压梯度称为材料的介电强度或介电击穿强度

35.正压电效应：当晶体受到机械力作用时，一定方向的表面产生束缚电荷，其电荷密度

大小与所加应力的大小成线性关系。这种由机械能转换成电能的过程，称为正压电效应

36.逆压电效应：以应力作用α-石英晶体而产生束缚电荷。如果以电场作用在α-石英晶体

上，则在相关方向上产生应变，而且应变大小与所加电场在一定范围内有线性关系。

这种由电能转变为机械能的过程称为逆压电效应

37.热释电性：一些晶体除了由于机械应力作用引起压电效应外，还可以由于温度作用而

使其电极化强度变化，这就是热释电性，也叫做热电性

38.热释电效应：由温度变化而使极化改变的现象