电磁辐射与材料结构详解
电磁辐射防护材料的制备与性能研究
电磁辐射防护材料的制备与性能研究随着人类社会和科技的发展，电子、通讯等领域的不断发展，电磁波的辐射问题已成为人们关注的一个热点问题。
长期的暴露于电磁辐射环境中可能会引起机体损伤，甚至诱发癌症等严重疾病。
因此，研究电磁辐射防护材料具有重要意义。
本文将介绍电磁辐射防护材料的制备与性能研究问题。
一、电磁辐射防护材料的种类目前市面上常见的电磁辐射防护材料主要包括金属网格、金属涂层、金属纤维复合材料、碳纤维复合材料、混凝土、水泥、陶瓷等。
每种材料都有其优缺点，具体选用哪种材料需要针对不同的需求进行评估和选择。
二、电磁辐射防护材料的制备技术1. 金属网格材料的制备金属网格材料是一种实用、经济且效果比较好的电磁辐射防护材料。
其制备主要包括以下几个步骤：首先，将金属板切割成需要的形状和大小；其次，将金属板加工成网格；然后，通过钳工将各个网格连接起来；最后，在构造中加入适当的支撑结构即可。
2. 金属涂层材料的制备金属涂层材料主要通过在基材表面涂覆金属薄膜来实现电磁辐射防护的目的。
该材料的制备需要先在基材表面进行细微处理，然后在表面沉积金属薄膜，最后对薄膜表面进行防腐处理。
其中，金属薄膜的沉积可采取电镀或物理蒸镀等方法。
3. 金属纤维复合材料的制备金属纤维复合材料是一种性能较好且使用寿命长的电磁辐射防护材料。
其制备需要的原材料包括金属纤维、树脂基体等。
具体制备技术主要包括：在金属纤维上表面加工，使表面粗糙度增加，增强材料的黏合力；然后在金属纤维表面涂覆一层树脂基体。
最后，在对材料进行加热，使其树脂基体完全固化。
三、电磁辐射防护材料的性能研究1. 电磁波透过率在对电磁辐射防护材料的性能进行研究时，首要考虑的就是其电磁波透过率。
电磁波透过率高的材料对电磁辐射的屏蔽作用不明显，透过率低的材料较易起到屏蔽作用。
2. 屏蔽性能对于电磁辐射防护材料，其屏蔽性能是评价其有效性的另一重要指标，其衡量电磁辐射防护材料能够阻挡多少电磁辐射。
电磁辐射与材料结构
奇数
1，2，3….
奇数或偶数 1/2；3/2；5/2….
1.2.4 固体的能带结构
1.能带的形成
量子力学计算表明，晶
体中若有N个原子，由于各原子
间的相互作用，对应于原来孤立
原子的每一个能级,在晶体中变
成了N条靠得很近的能级,称为能
带
。
从STM得到的硅晶体表面的原子结 构图
能带的宽度记作E ，数量级为 E～eV。 若N = 1023,则能带中两能级的间距约10-23eV。 一般规律：
等．
主要物理参数有：波长(λ)或波数(σ或K)、频率(v)及相位(φ)
电磁波在真空中的传播速度(c)称光速，它与波长和频率满足关系
v c (c 3108 m / s) （1-1）
现．
电磁波同时具有微粒性，即电磁波是由光子所组成的光子流． 电磁波与物质相互作用，如光电效应等现象是其微粒性的表
描述电磁波微粒性的主要物理参数有：光子能量(E)和光子动 量(p)等。
在于其振动能量是量子化的．按量子理论的推导，
有
1
Ev
(V
)hv 2
（1-13）
式中：Ev——分子振动能； V——振动量子数，V可取值0，1，2，…；
h ——普朗克常数．
(2)多原子分子的振动
多原子分子振动可分为伸缩振动与变形振动两 类。
伸缩振动是指原子沿键轴方向的周期性(往复) 运动；振动时键长变化而键角不变(双原子振动即为伸 缩振动)。
2．分子轨道与电子能级
按分子轨道理论，原子形成分子后，电子不再定域在个别原子内， 而是在遍及整个分子范围内运动；
每个电子都可看作是在原子核和其余电子共同提供的势场作用下 在各自的轨道(称为分子轨道)上运动。
电磁辐射与材料结构
电磁辐射与材料结构
原子核自旋量子数与原子的质量数及原子序数的关系
质量数 偶数 奇数 奇数 偶数
原子 序数 偶数 奇或 偶数
自旋量 子数(I) 0 1/2
核磁共振 信号 无 有 有 有
原子核举例
12C 、16O 、32S 6 8 16 1H 、13C 、19F 、15N 、 1 6 9 7 31P 15 17O 、33S 8 16 2H 、14N 1 7
2s 1s 1原子 2原子 N原子
2s 1s
39
第 一 章
电磁辐射与材料结构
固体的能带结构 能带基本概念 采用能级分裂前的原子能级名称命名 禁带：能带之间的间隙； 能隙：禁带之间的宽度(可以为 0) 价带：与能级分裂前的原子基态价电子能级相应的能带 导带：与能级分裂前的原子激发态能级相应的能带 原子内层能级（也叫芯能级）仍旧保持孤立原子特征 电子在能带的各个能级中的分布遵从能量最小、泡利不 相容原理
电
子 电子量子数 4. 自旋量子数 s ： 决定电子的自旋角动量绝对值|Ms|的大小 s数值 5.自旋 量子数 ms： 决定自旋角动量 MS Z = mS h /2π ： 的电子 电子 旋 的数
17
1/2 量Msz
的
ms 数值+1/2 -1/2
的 量 的
量 旋
第 一 章
电磁辐射与材料结构
原子结构与电子量子数 原子的电子能级示意图
ms 能量En
z 2 me 4 13 . 6 z 2 En = − 2 = − ( ev ) 2 2 2 n 8ε 0 h n
n
1
1
2
3
…
电子能量 电子 子 电 子能量 n 2 n 的电子 n 1 2 3 4 5 ...... 电子 K L M N O ......
电磁辐射性质与材料微结构的关系研究
电磁辐射性质与材料微结构的关系研究在现代科技时代，电磁辐射已成为人们生活中难以避免的现象。
电磁辐射的性质及其对材料微结构的影响，一直是科学家们研究的热点之一。
本文将探讨电磁辐射与材料微结构之间的关系，从宏观和微观两个方面进行分析。
首先，我们来探讨电磁辐射在材料微结构中产生的影响。
材料微结构是指材料整体的组织结构和物理化学性质。
电磁辐射会对材料微结构产生直接或间接的影响，进而改变其性质。
例如，在高频电磁辐射下，材料内部的分子结构会发生共振现象，从而导致分子间的相互作用力发生变化。
这种变化进而影响了材料的导电性、磁性等。
其次，我们来探究材料微结构对电磁辐射的响应行为。
材料微结构的不同特征决定了其对电磁辐射的吸收、散射和传导能力。
例如，金属材料的微结构具有良好的电导性能，能够吸收大部分电磁波，并将其转化为热能。
而绝缘材料的微结构则使其对电磁辐射的吸收能力相对较弱，电磁波能够在其表面产生反射和散射。
此外，材料的晶体结构和晶格缺陷也对电磁辐射的响应起着重要作用。
晶格缺陷可以使材料对电磁辐射的散射能力增强，进而影响材料的透射性能。
进一步探索，我们还可以从材料微结构的角度来研究电磁辐射的产生机理。
材料微结构包括晶体结构、相界面及晶格缺陷等。
这些微结构本身就具有一定的电磁特性，会对电磁辐射的产生和传播起到重要影响。
例如，晶体结构的周期性排列决定了材料对于特定波长电磁辐射的吸收和透射。
而晶格缺陷则会影响电磁辐射的强度和频率。
研究电磁辐射性质与材料微结构的关系，对于深入理解电磁辐射与物质相互作用的机制具有重要意义。
在工程领域，我们可以利用这种关系来设计制造新型材料，以满足特定的电磁辐射需求。
例如，对于抗辐射材料来说，可以通过调节材料微结构来实现减弱电磁辐射的目的。
此外，研究电磁辐射与材料微结构的关系，也对电磁防护、电磁波检测等领域具有重要价值。
综上所述，电磁辐射性质与材料微结构之间存在密切的关系。
电磁辐射对于材料微结构的改变会进一步影响材料的性质，而材料的微结构特征也会决定其对电磁辐射的响应行为。
机械结构的电磁兼容性与电磁辐射分析
机械结构的电磁兼容性与电磁辐射分析引言机械结构的电磁兼容性与电磁辐射分析是一个重要的研究领域，它关注的是机械结构如何与电磁场进行交互，并且如何减少机械结构对电磁场的干扰或被电磁场的干扰。
在现代电子设备和通信系统中，电磁兼容性和电磁辐射分析的研究具有重要意义，因为电子设备对电磁辐射非常敏感，而且电磁辐射可能会干扰到其他设备的正常运行。
因此，了解机械结构的电磁兼容性和电磁辐射特性，对于确保设备的可靠性和稳定性是至关重要的。
一、电磁兼容性与机械结构1.1 电磁兼容性的定义与意义电磁兼容性是指一个电子设备在特定的工作环境下，能够正常工作而不会受到来自其他电子设备的干扰，同时也不会对其他电子设备造成干扰。
它包括对电磁辐射的抗干扰能力和电磁辐射的干扰水平两个方面。
保证电磁兼容性可以避免设备之间的相互干扰，提高设备的可靠性和稳定性。
1.2 机械结构在电磁兼容性中的作用机械结构在电磁兼容性中扮演着重要的角色。
机械结构的设计和材料选择都会直接影响设备的抗干扰能力和对其他设备的干扰水平。
首先，机械结构需要具备一定的屏蔽和隔离能力，以减少外部电磁场对设备的干扰。
其次，机械结构需要杜绝频率共振现象的发生，避免电磁波的放大和反射，以降低对其他设备的干扰。
此外，机械结构还需要考虑材料的选择，如金属材料的导电性和磁导率等特性，以确保机械结构可以有效地阻挡电磁辐射的传播。
二、机械结构的电磁辐射分析2.1 电磁辐射的基本概念电磁辐射是指电磁波向外传播并具有一定能量的过程。
在电子设备中，电流和电压的变化会引起电磁辐射，并且辐射产生的电磁波会通过空气或其他介质传播。
电磁辐射可能会对周围环境中的其他设备产生干扰，因此对机械结构的电磁辐射进行分析是非常重要的。
2.2 机械结构的电磁辐射特性分析方法机械结构的电磁辐射特性可以通过多种方法进行分析和评估。
其中，有限元法是一种常用的分析方法之一。
有限元法基于数值计算，将机械结构划分为许多小的有限单元，并通过求解一组离散方程来近似描述整个结构中的电磁场分布和电磁辐射特性。
01电磁辐射与材料结构
2．AGE面： 截距1，1，1； 倒数1，1，1 ， 晶面指数（111）
3．DBEG面： 截距1，1，∞； 倒数 1，1，0， 晶面指数（110）
三、干涉指数
（010）与（020）面（干涉指数引例）
若仅考虑晶面的空间方位，则A1，B1，A2，B2，…与A1，A2 但若进一步考虑二者晶面间距之不同，则可分别用（010）和
5
③短波部分（高能部分），包括X射线和射 线（以及宇宙射线），此部分可称射线谱。 ②中间部分，包括紫外线、可见光和红外线（红外光）， 统称为光学光谱，一般所谓光谱仅指此部分而言。
①长波部分（低能部分），包括射频波（无线 电波）与微波，习惯上称此部分为波谱。
6
三、物质波
运动实物粒子也具有波粒二象性，称为物质波或德布罗 意波，如电子波、中子波等。 德布罗意关系式
OB：本身过原点不必作平行线，其上 任一点的坐标（111），其晶向指数 [111]； OC：其上任一点C的坐标（100），其 晶向指数[100]。 OD晶向指数[010]，OA为[001]。
晶向指数的确定
晶面指数确定：
1）建立坐标系； 2）以a、b、c分别作为三 个坐标轴的度量单位，求 出待标识晶面在三个坐标 轴上的截距； 3）将所得三个截距之值变 为倒数，将其按比例化为 最小整数并加上一圆括号 即为晶面指数，一般表示 形式为（hkl）。
一、原子结构（略） 二、晶体结构 三、干涉指数 四、倒易点阵 五、晶带
10
二、晶体结构
1.空间点阵的概念 2.阵胞与点阵类型 3.晶体结构与空间点阵 4.晶向指数与晶面指数 5.干涉指数
物质分类
物质
等离子态 气态 液态 晶态 固态 准晶 非晶态
电磁辐射在材料科学中的应用
电磁辐射在材料科学中的应用电磁辐射是一种能量的传播形式，具有广泛的应用领域。
在材料科学中，电磁辐射被广泛应用于材料的制备、改性和表征等方面。
本文将就电磁辐射在材料科学中的应用进行探讨。
一、电磁辐射在材料制备中的应用1. 光学薄膜的制备光学薄膜在光学器件、显示器件等领域有着广泛的应用。
典型的制备方法为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），其中PVD 的主要能量源为电磁辐射。
通过将材料置于真空环境中，加热材料并施加辐射能量，使材料蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
2. 电子束熔化成型电子束熔化成型是一种利用电子束进行材料制备的先进技术。
通过将材料放置在电子束的作用下，材料受热融化并迅速凝固成型。
电子束的辐射能量可以精确控制，使得材料制备的过程更加灵活和精细。
3. 激光熔化成型激光熔化成型是一种利用激光辐射能量进行材料加工的方法。
通过将激光束聚焦到材料表面上，材料受热融化并迅速凝固成型。
激光的辐射能量可以精确控制，使得材料加工过程更加高效、精细和可控。
二、电磁辐射在材料改性中的应用1. 电子束辐照改性电子束辐照改性是一种利用电子束辐射能量对材料进行物理和化学性质改变的方法。
通过调节电子束的能量和剂量，可以改变材料的结构和性能。
例如，电子束辐照可以使材料硬化、提高抗腐蚀性能和提高材料的导电性能。
2. 激光热处理激光热处理是一种利用激光辐射能量对材料进行热处理的方法。
通过调节激光束的能量和扫描速度，可以在材料表面形成特定的相变结构和晶格缺陷，从而改变材料的力学性能和表面特性。
激光热处理可以实现对材料硬化、强化和表面改性等目的。
三、电磁辐射在材料表征中的应用1. X射线衍射X射线衍射是一种应用X射线辐射进行材料结构分析的方法。
通过测定材料对X射线的衍射情况，可以确定材料的晶体结构、晶格参数和晶体缺陷等信息。
X射线衍射广泛用于材料的结构表征、晶体缺陷分析和材料相变的研究等方面。
2. 红外光谱分析红外光谱是一种应用红外辐射进行材料分子结构分析的方法。
第二章 电磁辐射与材料的相互作用
第二章电磁辐射与材料的相互作用教学目的：1、掌握电磁辐射与材料结构的一些基本概念；2、掌握电磁辐射与材料之间的相互作用；3、掌握电磁与材料之间相互作用而派生出来的测试方法。
教学重点：1、电磁辐射与材料之间的相互作用；2、电磁与材料之间相互作用而派生出来的测试方法的测试信号的理解；3、X射线的与材料之间的相互作用。
教学难点：1、电子衍射与俄歇电子的产生；2、光谱项与能级分裂的关系及相应的测试方法。
第一节概述电磁辐射与物质相互作用产生的主要现象图2-1 电磁辐射与材料相互作用产生的主要信号不同谱域的电磁辐射与物质相互作用产生的现象有很大的差别。
光学分析法：基于测量物质所发射或吸收的电磁波的波长和强度的分析方法。
光谱法：测量的信号是物质内部能级跃迁所产生的发射、吸收或散射光谱的波长和强度。
非光谱法：不是测量光谱，不包含能级跃迁。
它是基于电磁波和物质相互作用时，电磁波只改变了方向和物理性质，如折射、反射、散射、干涉、衍射和偏振等现象。
非光谱技术包括折射法、干涉法，旋光测定法，浊度法，X-射线衍射等。
一、辐射的吸收与发射1. 辐射的吸收与吸收光谱辐射的吸收：辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子（原子、离子或分子等）选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。
辐射吸收的实质：辐射使物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的能级跃迁。
吸收条件：被选择性吸收的辐射光子能量应为跃迁后与跃迁前两个能级间的能量差，即12E E E hv -=∆= 2-1E 2与E 1——高能级与低能级能量。
辐射(能量)被吸收的程度(一般用吸光度)与ν或λ的关系(曲线)，即辐射被吸收程度对ν或λ的分布称为吸收光谱。
2. 辐射的发射与发射光谱辐射的发射：物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。
辐射发射的前提：使物质吸收能量，即激发。
辐射发射的实质：辐射跃迁，即当物质的粒子吸收能量被激发至高能态(E 2)后，瞬间返回基态或低能态(E 1)，多余的能量以电磁辐射的形式释放出来。
电磁辐射功能材料
电磁辐射功能材料引言：电磁辐射是指电磁波在空间中传播时所产生的一种能量传递方式。
随着现代科技的发展，电磁辐射对人类健康和环境造成的潜在威胁引起了广泛关注。
为了减少电磁辐射对人体的影响，科学家们致力于研究和开发电磁辐射功能材料。
本文将介绍电磁辐射功能材料的定义、分类以及其在不同领域中的应用。
一、电磁辐射功能材料的定义和分类1. 定义：电磁辐射功能材料是指具有调控电磁辐射性能的特殊材料。
它们能够吸收、反射、透射、屏蔽或隔离电磁辐射，从而减少电磁辐射对人体和设备的影响。
2. 分类：根据电磁辐射的频率范围和特性，电磁辐射功能材料可以分为以下几类：- 电磁波吸收材料：能够有效吸收电磁波能量，将其转化为其他形式的能量，如热能或电能。
- 电磁波反射材料：能够反射电磁波，使其不被吸收或透过，起到隔离和屏蔽的作用。
- 电磁波透射材料：能够让电磁波透过，而不发生明显的衰减或反- 电磁波屏蔽材料：能够吸收或反射电磁波，从而减少电磁辐射对周围环境的影响。
- 电磁波隔离材料：能够将电磁波隔离开，防止其对特定设备或系统的干扰。
二、电磁辐射功能材料的应用领域1. 电子设备领域：电磁辐射功能材料在电子设备领域中有着广泛的应用。
例如，手机壳上常用的金属涂层能够有效屏蔽电磁辐射，减少对用户的影响。
此外，电磁辐射吸收材料也可以用于手机或电脑散热器上，将电磁辐射转化为热能，提高设备的散热效果。
2. 医疗领域：在医疗领域，电磁辐射功能材料可以用于制备防护服、防护眼镜等防护用品，以减少医务人员在放射性检查或治疗过程中的辐射暴露。
此外，电磁波隔离材料也可以用于医疗设备的外壳，防止其对周围环境产生干扰。
3. 建筑领域：在建筑领域，电磁辐射功能材料可以用于制备电磁波屏蔽窗帘、电磁波吸收墙纸等材料，减少电磁辐射对室内环境和居民的影响。
此外，电磁波反射材料也可以用于防护建筑物免受外部电磁辐射的侵4. 能源领域：电磁辐射功能材料在能源领域中的应用也日益增多。
电磁辐射和电磁屏蔽材料
引言
防护标准
人为电磁辐射来源：
••电星广手应等高 动力地飞 等播机电 响手 通用的产面、发压 机机脑 、机 讯微医业工电射电 、、微、 站波疗的作视基线 电电波传 等和设机站发以机气视 炉真 通备X房、射射及设铁等、、机讯、调台雷线电备路音电、设卫度、达 指系等挥统冰备中等箱心等等家用电器
影响 人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境
总结
电磁屏蔽材料的研发已引起世界各国的重视，本文对国内外电磁屏 蔽材料的开发研究进行了综述。可以看出，我国与国际水平差距较大， 研究频率多集中在 10K-1GHz范围内，一些产品长期依赖进口。我国应加 强电磁屏蔽材料的理论研究与应用开发，赶超国际先进水平。
Thank
You /千界半生
SE定义：没有屏蔽情况下入射电磁功率与同一 地点经屏蔽后透入电磁功率的比值。
当辐射源为平面电磁波时：
由此可以看出，材料厚度一定时，材料对一定频率的电磁波屏蔽 效能只与材料的电导率和磁导率有关。
以上是基于单层连续材料屏蔽理论的分析方法，它在金属板或导 电膜屏蔽模型中运用较为成功，对于多层屏蔽材料或者其他屏蔽基质 的屏蔽材料偏离较远，甚至不能描述。 μ������ 为相对磁导率；������为电磁波频率；������为电导率；������为电磁波传播时间。
形成
由辐射源产生电 场和磁场交互变 化形成。
传播
以波动形式由近 向远传播
屏蔽方式
电磁场能转化为 导体的内能
屏蔽机理
屏蔽效能
评价电磁屏蔽材料的 屏蔽性能
根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，屏蔽效能分为反射射消、吸收消耗和多 重反射消耗3部分。
反射消SE耗=AR+R+B
电磁辐射与材料物理学研究
电磁辐射与材料物理学研究电磁辐射是人类生活和工作中无法避免的问题，尤其在信息化快速发展的今天，各种电子设备的广泛普及，使得电磁辐射问题越来越引人关注。
而材料物理学作为探究材料性质的学科，对于电磁辐射的研究有着重要的作用。
首先，我们来了解一下电磁辐射的基础知识。
电磁辐射是电场和磁场所形成的能量传递，通俗地说，就是无线电波、微波、红外线、紫外线、可见光、X射线等各种波长的光线。
这些辐射不仅能将信息传递和信号传输，同时也给我们带来太阳-地球系统、核辐射等自然辐射和电烙铁、电视机、电脑等人类活动中产生的人造辐射。
随着电子设备的快速发展，我们所接触的电磁辐射越来越多。
而电磁辐射不仅会影响人类的身体健康，还会对各种材料产生不同的影响。
尤其是对于电器电子产品的设计和维修，电磁辐射的控制问题更是至关重要。
那么材料物理学的研究如何影响电磁辐射的控制呢？材料物理学研究中有一个非常重要的研究方向，就是探究材料的电磁特性。
物质对电磁波的吸收、反射、传导特性与其内部结构有关，因此通过材料的电磁特性可以来控制电磁辐射。
在电磁辐射控制方面，重要的研究手段是电磁屏蔽材料。
电磁屏蔽材料对电磁辐射的控制是通过屏蔽电磁波的传播来实现的。
电磁屏蔽材料需要在材料中添加一些对电磁辐射有一定吸收能力的物质。
另外，电磁屏蔽材料还需要具备良好的导电性或导磁性，以便吸收电磁波的能量并有效地抵制电磁波的传播。
材料的电磁特性不仅对电磁屏蔽材料的设计有着重要作用，也在其他领域中有着广泛应用。
例如电子元器件中的磁芯，它的主要功能是增强电子元器件的电磁耦合和传递效率。
另外，电磁波在物质中的传播还涉及到光电效应、介电常数等特性，这都是材料物理学需深入研究的课题。
除了电磁屏蔽材料以外，还有一种方法可以用来控制电磁辐射，即发展低辐射材料。
目前有越来越多电子设备需要接入互联网，而电子设备工作时会产生大量电磁辐射，而低辐射材料则可以有效地缓解这一问题。
低辐射材料的研究，依然离不开材料物理学的支撑。
材料分析测试技术左演声课后答案
第一章 电磁辐射与材料结构一、教材习题1-1 计算下列电磁辐射的有关参数：（1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）； 答：已知波数ν=3030cm -1根据波数ν与波长λ的关系)μm (10000)cm (1λν=-可得： 波长μm 3.3μm 3030100001≈==νλ（2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）； 解：波长λ与频率ν的关系为λνc=已知波长λ=5m ，光速c ≈3×108m/s ，1s -1=1Hz则频率MHz 6010605/103168=⨯=⨯=-s msm ν （3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。
答：光子的能量计算公式为λνchh E ==已知波长λ=588.995nm=5.88995⨯10-7m ，普朗克常数h ＝6.626×10-34J ⋅s ，光速c ≈3×108m/s ，1eV=1.602×10-19J 则光子的能量（eV ）计算如下：eVeV J ms m s J E 107.210602.110375.3 10375.31088995.5/10310626.61919197834≈⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⋅⨯=-----1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。
答：对于光谱项45F J ，n =4，L =3，M =5；S =2(M =2S +1=5)，则J =5，4，3，2，1，当J=5，M J=0，±1，±2，···±5；……J=1，M J=0，±1。
光谱项为45F J的能级示意图如下图：1-4辨析原子轨道磁矩、电子自旋磁矩与原子核磁矩的概念。
答：原子轨道磁矩是指原子中电子绕核旋转的轨道运动产生的磁矩；电子自旋磁矩是指电子自旋运动产生的磁矩；原子核磁矩是指原子中的原子核自旋运动产生的磁矩。
电磁辐射与材料表面的反射性质
电磁辐射与材料表面的反射性质电磁辐射是我们日常生活中无法回避的一个现象。
从太阳光到无线电波，电磁辐射在我们周围无处不在。
然而，我们对电磁辐射及其与材料表面的反射性质了解有限。
本文将探讨电磁辐射与材料表面的交互作用以及这种交互作用对我们日常生活的影响。
首先，我们来了解什么是电磁辐射。
简单来说，电磁辐射是由带电粒子或电荷产生的能量传递过程。
它以波的形式传播，包括无线电波、紫外线、可见光、X射线等。
这些不同波长的电磁辐射在与材料表面相互作用时会有不同的效果。
材料的表面反射性质是指材料对电磁辐射的反射能力。
不同材料对不同波长的电磁辐射有不同的反射性质。
例如，镜子对可见光有很高的反射率，而对红外线或紫外线的反射率较低。
这就是为什么我们可以在镜子中看到自己的倒影，因为镜子对可见光有很高的反射能力。
材料的表面反射性质与其物理性质有关。
例如，金属具有良好的导电性，因此金属表面对电磁辐射有较高的反射性能。
相反，绝缘材料对电磁辐射具有较低的反射性能。
这也是为什么天线通常由金属制成的原因，因为金属表面可以有效地反射无线电波，提高信号传输的效果。
除了反射外，电磁辐射还可以被材料吸收或穿透。
材料对电磁辐射的吸收取决于其能量与材料的相互作用。
举个例子，太阳光中的紫外线可以被大气层中的臭氧层吸收，从而保护地球表面免受高能紫外线的伤害。
另一方面，X射线可以穿透人体，因为它们的能量足够高，能够穿透身体组织。
除了这些基本的反射、吸收和穿透外，材料的表面性质还可以影响电磁辐射的散射。
散射是指电磁波在与物体表面相互作用时改变方向的现象。
这种散射现象也称为瑞利散射或米色散射，是由于电磁波与材料微观结构的相互作用而产生的。
散射对我们的日常生活有着重要的影响。
例如，在太阳正在下山时，我们可以看到红色的太阳。
这是因为太阳光经过大气层的散射，将蓝光散射到更广泛的区域，而红光相对于蓝光来说则更容易在大气中传播，所以我们看到的太阳是红色的。
除了自然界的散射现象外，人为造成的散射也在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
电磁辐射功能材料
电磁辐射功能材料摘要：1.电磁辐射的定义和来源2.电磁辐射的危害3.功能材料的定义和分类4.电磁辐射功能材料的作用和应用5.我国在电磁辐射功能材料研究方面的进展正文：一、电磁辐射的定义和来源电磁辐射是指电磁场在空间中传播的过程，这种辐射来源于电磁波的产生。
电磁波是由电场和磁场组成的，它们在空间中以波动的形式传播。
电磁辐射的来源包括天然辐射和人为辐射。
天然辐射主要来自太阳、闪电、地球磁场等，而人为辐射主要来自电子设备、通信设备、家用电器等。
二、电磁辐射的危害电磁辐射对人体和生物体的健康有一定的危害。
长期暴露在较高强度的电磁辐射下，可能导致生物体细胞受损、免疫系统受损、生殖系统受损等问题。
此外，电磁辐射还可能对眼睛、皮肤等组织产生不良影响。
三、功能材料的定义和分类功能材料是指具有特定功能的材料，这些功能包括电、磁、光、热等。
根据功能的不同，功能材料可以分为电磁功能材料、光电功能材料、热功能材料等。
电磁功能材料主要是指具有电磁响应特性的材料，如铁电材料、磁性材料、介电材料等。
四、电磁辐射功能材料的作用和应用电磁辐射功能材料在屏蔽、吸收和反射电磁辐射方面具有重要作用。
电磁屏蔽材料可以有效抑制电磁波的传播，降低电磁辐射强度；电磁吸收材料可以将电磁波能量转化为热能，从而减小电磁辐射的影响；电磁反射材料可以使电磁波改变传播方向，避免电磁辐射的侵入。
这些材料在电子设备、通信设备、家用电器等领域有广泛的应用。
五、我国在电磁辐射功能材料研究方面的进展我国在电磁辐射功能材料研究方面取得了显著的成果。
近年来，我国科研人员在铁电材料、磁性材料、介电材料等方面取得了一系列研究成果，并成功应用于电磁屏蔽、电磁吸收和电磁反射等领域。
此外，我国政府还制定了一系列政策，加强对电磁辐射的监管，保障人民生活环境的安全。
总之，电磁辐射功能材料在降低电磁辐射危害、保障人体健康方面具有重要作用。
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速度v/(m.s-1) 5.9×105 5.9×106 1.9×107 5.9×107 1.4×103 2.4×102 30 1.0×103
波长λ/pm 1200 120 37 12 72 12
1.1×10-22 6.6×10-23
第二节 材料结构基础
第二节 材料结构基础(一)
一、原子能态及其表征
n、l、m共同表征了电子的轨道运动,而s与ms则是电子自旋 运动的表征。s表征自旋运动角动量的大小,s=1/2。 ms取 值为±1/2,表明电子自旋只有两个方向。
根据5（4）个量子数的取值规则，则每一电子层中可
容纳的电子总数为2n2
原子核外电子排布
部分元素核外电子排布
材料
电子结构
碱金属Na
1s22s22p63s1
且其变化是不连续的即量子化的,常用能级(图)形象化 地进行表示。
量子数
• 核外电子的运动状态由n(主量子数)、l(角量子数)、m(磁量 子数)、s(自旋量子数)、ms(自旋磁量子数) 5个量子数表征， 也相应表征了电子的能量状态(能级结构)。
主量子数n值相同的原子轨道归并称为同一“电子层”。对 应于n=1,2,3,4,5,…的电子层,常用K,L,M,N,O,…表示.
• 多电子原子：电子与电子相互作用等复杂情况 • 量子理论：
轨道-轨道相互作用(各电子轨道角动量之间的作用)、 自旋-自旋相互作用(各电子自旋角动量之间的作用) 自旋-轨道相互作用(指电子自旋角动量与其轨道角动量的
作用,单电子原子中也存在此作用) • 轨道-轨道及自旋-自旋作用合称为剩余相互作用,进而通
磁量子数m ：
表示原子轨道在空间的取向，数值可以是0，1，2，....l，对于某个 运动状态，可以有2l+1个磁量子数。 例如l＝1，m 可以为 0，1三个不同的取向，用px, py, pz表示。 l＝2, m
可以为 0，1 , 2, 五个不同的取向，用dxy, dyz, dxz, dx2-y2, dz2表示
• 他说： “整个世纪以来，在光学上，比起波动的研究方法，是过分 忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？ 我们是不是把粒子图象想得太多，而过分地忽略了波的图象？”
他提出：电子、质子、中子、原子、分子、离子 等实物粒子的波 长
= h / p = h / mv(动量)
（1-4）
3年之后，（1927年），C.J.Davisson（戴维逊）和 L.S.Germer（革末）的电子衍射实验证实了电子运动的波动性——电 子衍射图是电子“波”互相干涉的结果，证实了de Broglie的预言。
1.225 / V
式中,λ以nm为单位,V以V为单位。
实物颗粒的质量、速度与波长的关系
实物
1V电压加速的电子
100V电压加速的电子 1000V电压加速的电
子 10000V电压加速的电
子 He原子（300K）
Xe原子（300K）
垒球
枪弹
质量m/kg 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 6.6×10-27 2.3×10-25 2.0×10-1 1.0×10-2
过对各角动量进行加和组合的过程(称为偶合)获得表征 原子整体运动状态与能态的原子量子数。
• 偶合分为L-S偶合与J-J偶合两种方式。
• J-J偶合：指当剩余相互作用小于自旋轨道相互作用时, 先考虑后者的偶合－－－重元素原子
波粒二象性
电磁波波动性与微粒性通过下列关系式相联系：
光子能量: E = hν
(1-2)
光子动量： p = h/λ
(1-3)
微粒性 波动性
式中：h—普朗克常数,h=6.626×10-34J·s
射线谱 光学光谱
电磁波谱
波谱
物质波
•1924年，法国物理学家德布罗意(louis •de • broglie)受光的 波粒二象性的启发，提出微观粒子也具有波粒二象性。
第一篇 总论
第1章 电磁辐射与材料结构
1.1 电磁辐射与电磁波 1.2 材料结构基础（1） 1.3 材料结构基础（2）
第一节 电磁辐射与物质波
电磁辐射：在空间传播的交变电磁场; 波动方程;
表现：反射、折射、干涉、衍射、偏振等 主要物理参数有：波长(λ )或波数(σ 或K:1/ λ )、频率(ν )及相位 (φ )等
1.原子结构与电子量子数
(1)原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成。 (2)在一切原子中，原子核位于整个原子的中心，只占很
小的体积，而电子在原子核外高速运动着。 (3)原子核由质子和中子组成。
• 每一确定运动状态的电子相应地具有确定的能量。 • 核外电子在不同状态下所具有的能量数值各不相同,并
n决定电子运动状态的主要能量(主能级能量,E), 有
E Z2 R n2
n＝1,2,3,…
（1-8）
式中:Z——原子序数;R——里德伯(Rydberg)常数,R=2.2×10-18J 或13.6eV。
主量子数n:
直观可以认为n为原子外电子排列的层数。
角量子数l:
l为0，1，2，...n-1正整数，共有n个，它表示原子轨道（或波函数）的
电子波(运动电子束)波长
初速为零的电子在电压为V的电场中加速运动,获得速度v,设电 场加速电子所作功全部转换为电子动能,即有
1 mv2 eV(1-6)
2
v 2eV / m
将此式代入式(1-4),则
h / 2emV(1-7)
将电子电荷e=1.60×10-19C、电子质量m≈m0=9.11×10-31kg及h值代入 上式,得
角度分布，即电子云的形状。
例如，当l = 0, 1, 2, 3 时，原子轨道分别用s, p, d, f 表示。当n 相同时，不同l 的原子轨道称为亚层。l 越大，能量越高。例如，主量子 数n = 2 时，l 可以为 0，1，即原子轨道可以有2s, 2p, 两个亚层，2p
电子的能量高于2s。
s轨道的轮廓图(l=0， ms=0,)
碱土金属 Mg 1s22s22p63s2
过渡族金属Fe ......3d64s2
Ⅳ族元素材料Si ............3s23p2
聚乙烯
陶瓷材料Al2O3
电导率 （Ω-1·cm-1）
2.13×105 2.25×105 1.00×105 5×10-6 10-15
10-14
2.原子能态与原子量子数