材料物理性能复习资料

晶格热振动：晶体中的质点总是围绕着平衡位置作微小振动。

格波:晶格振动以波的形式在材料内传播。

热容：在没有相变或化学反应的条件下，材料温度升高1K时所吸收的热量(Q)，单位为J／k。

声频支振动:格波中频率甚低的振动波，质点彼此之间的位相差不大时，格波类似于弹性体中的应变波.

光频支振动:格波中频率甚高的振动波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区

为什么温度升高材料会吸收热量？这是因为温度升高时，晶格振动加剧，材料的内能增加；另外，吸收的热量与过程有关，若温度升高时体积发生膨胀，物体还要对外作功。

热容是材料的焓随温度变化而变化的一个物理量，这就是热容的本质。组织转变对热容的影响:①一级相变：相变在某一温度点完成，除体积突变外，还同时吸收和放出潜热的相变。如金属三态转变、同素异构转变、合金的共晶和包晶转变等。特点：如图1-6(a)所示，加热到Tc时，热焓H发生突变，热容为无限大。

②二级相变：是在一定温度区间内逐步完成。如磁性转变、bbc点阵有有序—无序转变、合金的超导转变等。

特点：如图1-6(b)所示，热焓无突变，仅在相变点附近的狭窄区域内加剧，同时热容也发生剧烈变化，但为有限值。相变的潜热对应于图中的阴影部分面积。

热容的测量:1.量热计法2.撒克斯法3.热分析法

热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象。

线膨胀系数：温度升高1K时，物体的相对伸长。

线性振动：是指质点间的作用力与距离成正比。

热膨胀和结合能、熔点的关系:固体材料的热膨胀与晶体点阵中质点的位能性质有关，而质点的位能性质是由质点间的结合力特性所决定的。所以，质点间结合力强，热膨胀系数小.熔点也取决于质点间的结合力。所以熔点高的材料膨胀系数小。

热膨胀系数的测定：要测准材料的平均线膨胀系数，关键在于能否精确地给出试样温度变化值△T并同时精确反映出此时试样长度的变化值△L。通常把能给出试样长度随温度变化的装置称为膨胀仪。按原理可分为机械式、光学式和电测式。

1.机械杠杆式膨胀仪：把试样的膨胀量通过杠杆放大传递到记录笔上。

2.光杠杆膨胀仪：是利用三角架的机械放大，再加上安装在三角架上的旋转镜的光点反射光程的放大，使用照相方法直接记录出膨胀曲线。其精度较高，稳定性较好，是目前使用最高度广泛的膨胀仪之一。

3.电感式膨胀仪：是目前应用最多的一种，放大倍数高。

热膨胀分析：组织转变附加的体积效应使膨胀曲线产生拐

折。

切线法：从膨胀曲线可以确定组织转变临界点：①取膨胀

曲线上偏离单纯热膨胀规律的开始点，即切离点。

②取膨胀曲线上4个极值点a、b、c、d所对应温度作为组

织转变临界点Ac1、Ac3、Ar3、Ar1

影响热膨胀的因素：1.键强：键强越大的材料，热系数越

小。2.晶体结构一般规律（1）结构不同（即使成分相同），膨胀系数不同。（2）通常结构紧密的晶体，膨胀系数较大；3.非等轴晶系晶体，其单晶在各晶轴方向上的膨胀系数不同。4.相变：材料在加热过程中发生相变时，体积变化，材料的膨胀系数也变化。5.化学成分:形成固溶体合金时，溶质元素的种类和含量对合金的膨胀系数有明显影响。两元素形成的化合物比形成的固溶体膨胀系数小。多相合金的膨胀系数介于其组成相的膨胀系数之间。可近似地根据“加和法则”粗略计算。

温度应力又称为热应力,它是由于构件受热不均匀而存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不一致,相互约束而产生的内应力

熔点：在一个大气压下，晶体从固态熔化为液态的温度。

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的现象。

热传导：热量降从温度高的区域自动流向温度低的区域的现象。

稳定传热是：传热过程中，材料在传热方向上各处的温度T是恒定的，与时间无关，△Q/△t是常数。

导热系数λ的物理意义是指单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。

热阻率：热导率的倒数。

非稳定传热是指：传热过程中物体内各处的温度随时间而变化。

固体导热的基本方式：由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。气体导热的基本方式：质点间直接碰撞

金属材料导热的基本方式：自由电子间碰撞；

非金属材料导热的基本方式：晶格振动（格波）→声子碰撞，并且格波分为声频支和光频支两类。在温度不高时，光频支的能量很小，固体材料的导热主要靠声频支的作用，可以忽略光频支在导热过程中的作用。声频波的量子称为声子。它所具有能量仍然应该是hv ，经常用?ω来表示。

声子热导的理论假设：可把声频支的传热看成是声子的运动。把格波和物质的相互作用理解为声子和物质的碰撞，把格波在晶体中传播时遇到的散射看作是声子同晶体中质点的碰撞，把理想晶体中热阻归结为声子-声子的碰撞。

晶格的热振动是非线性的→晶格间有着一定的耦合作用→声子间会产生碰撞，使声子的平均自由程减小→热导率降低。声子间碰撞引起的散射是晶格中热阻的主要来源。

热射线：有热效应的电磁波称为热射线。

热辐射：热射线的传递过程称为热辐射。

影响导热性能的因素：电导率，温度，晶体结构，化学组成，复相陶瓷，气孔。

热导率的测量：稳态法，非稳态法

热稳定性: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。

热应力：材料由于热膨胀或收缩引起的内应力

热冲击损坏的类型

（1）材料抵抗发生瞬时断裂这类破坏的性能，称为抗热冲击断裂性；（2）材料抵抗在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落，并不断发展，最终碎裂或变质这类破坏的性能，称为抗热冲击损伤性。

提高抗热冲击断裂性能的措施:1．提高材料强度σ，减小弹性模量E，使σ／E提高。2．提高材料的热导率λ，使R′提高。3．减小材料的热膨胀系数α。4减小表面热传递系数h。5减小产品的有效厚度rm。6有意引入裂纹，是避免灾难性热震破坏的途径。

抗热冲击断裂性：以强度—应力（strength-stress）理论为判据，认为材料中热应力达到抗张强度极限后，材料产生开裂、破坏。这适应于玻璃、陶瓷等无机材料。

抗热冲击损伤性：以应变能—断裂能（strain-fracture energy）为判据，认为在热应力作用下，裂纹产生，扩展以及蔓延的程度与材料积存有弹性应变能和裂纹扩展的断裂表面能

热导率的应用：（1）是保温材料选择的依据；（2）金属材料热处理计算保温时间的重要参数；（3）多相材料的导热系数可降低，且气体的导热系数比固体材料要低得多，气孔率高的多孔轻质耐火材料比一般的耐火材料的导热系数低，这是隔热耐火材料生产应用的基础。（4）航空、航天材料，电子信息材料的选择与计算。

导电性:在电场作用下，材料中的带电粒子发生定向移动从而形成宏观电流的现象。

根据材料导电性的高低，可将材料划分为：导体、半导体、绝缘体。 电子电导的特性

1.电子电导的载流子：是电子或空穴(即电子空位)。

2.电子电导材料：主要发生在导体和半导体中。

3.电子的运动

1）在理想晶体中：在绝对零度下，电子运动像理想气体分子在真空中的运动一样，电子运动时不受阻力，迁移率为无限大。

2）实际晶体中：周期性受到破坏，电子运动受到阻碍。电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的原因之一

3）电场周期破坏的原因：晶格热振动、杂质的引入、位错和裂缝等。

4）电子运动受阻的原因：电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射使电子运动受阻。

电流密度J:单位面积通过的电流量。

霍尔效应：若在X 方向通以电流，在z 方向上加以磁场，则在Y 方向电极两侧开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场的现象。

载流子：材料中参与传导电流的带电粒子。

迁移率：载流子在单位电场中的迁移速度。μ=v/E

电导率：σ = nq μ

半导体的电导率表达式为： 离子电导：载流子为离子的电导称为离子电导；

电子电导：载流子为电子的电导称为电子电导。

导电性的物理本质研究的三个理论阶段：经典自由电子理论，量子自由电子理论，能带理论。

经典电子理论认为：正离子形成的电场是均匀的，自由电子运动的规律遵循经典力学气体分子的运动规律。

量子自由电子理论的主要内容：金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子不被原子所束缚，可以在整个金属中自由地运动。

满带：全带中每一能级都被都被两个电子占据的能带。在能带图中满带是在最下方，该处电子能量低，不足以参加物理过程（除非受激发），因此满带没有导电性。

空带：所属各能级上没电子的能带。因此也无导电性。

价带：与原子中价电子的能量相对应的能带。在半导体或电绝缘体中，价带是满带中能量最高的能带。由于热激发、光辐射或掺入杂质等原因，价带可能失去少量电子，留下空穴，从而产生空穴导电性。

导带：最靠近价带而能量较高的能带.这是除去完全被电子充满的一系列能带外，还有部分被填表满的能带.此带中，电子能自由活动。由于热激发、光辐射或掺入杂质等原因，导带出现少量电子，从而产生电子导电性。 e n e p e h μμσ+=

禁带：又称能隙。不允许自由电子和空穴存在的各能带之间的能量间距，较常指价带之上，导带之下的一段能量区间。为了产生电导，必需将电子激发，越过禁带，进入导体、半导体、绝缘体的能带中电子分布的情况各具有明显的特征，导体中存在未满带(由于电子未充满或能带重叠)。绝缘体的特征是价电子所处的能带都是满带，且满带与相邻的空带之间存在一个较宽的禁带。半导体的能带与绝缘体的相似，但半导体的禁带要狭窄得多(一般在1eV左右)。

经典自由电子理论存在着严重缺陷。原因：认为所有的自由电子都参与导电。根源：经典自由电子理论没有认识到金属中自由电子的能量、波矢或速度状态的量子化特征

影响本征载流子的浓度的因素：温度T高时,热缺陷浓度才显著,即本征电导在高温下显著。E和晶体结构有关，在离子晶体中，肖待基缺陷形成能比弗仑克尔缺陷形成能低。只有在结构很松，离子半径很小的情况下，易形成弗仑克尔缺陷，如AgC1晶体。

物体的导电现象的微观本质：载流子在电场作用下的定向迁移

影响迁移率的因素：晶格散射，电离杂质散射

金属导体能带结构：导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，导电电子的浓度很大。

半导体能带结构：半导体的禁带较窄(Eg小)，电子跃迁比较容易。

绝缘体能带结构：金属中载流子浓度等于自由电子浓度；绝缘体中载流子浓度很小，所以主要介绍半导体中载流子浓度。（将在半导体的导电性中详细阐述）。

离子电导的影响因素：温度↑导电性↓、离子性质、晶体结构的影响（晶体熔点高→原子之间的结合力大→导电激活能高→电导率降低）

金属材料为电子导电，陶瓷材料中电子电导比较显著的主要是半导体陶瓷。

电子电导率：和离子电导率一样，电子电导率仍可按公式σ=nqμ计算。

金属材料导电性的影响因素：1.金属材料的导电性控制因素 2.温度对金属导电性的影响3.合金元素与晶体缺陷对金属导电性的影晌4.原子结合键对金属导电性的影晌5.相变对金属导电性的影晌6.电阻率的各向异性7.电阻率的尺寸效应

金属材料电阻分析的应用：研究合金的时效，测定固溶体的溶解度，研究合金的有序 - 无序转变，研究材料的疲劳过程

本征半导体：

μe 电子迁移率

μh 空穴迁移率

本征电导：导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在的电导。 n 型半导体：掺入施主杂质的半导体

压敏效应：指对电压变化敏感的非线性电阻效应。

晶界效应：压敏效应，PTC 效应；表面效应

双碱效应：指当玻璃中碱 金属离子总浓度较大时(占玻璃组成25-30%)，碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子比含一种碱金属离子的玻璃电导率要小。

压碱效应：指含碱破璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低，相应的阳离子半径越大，这种效应越强。

超导现象：当某种材料在低于某一温度时，电阻率突然减小到零的现象。该温度即是临界温度（Tc ）。

第一类超导体主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、镓、鎘、锡、铟等，该类超导体的熔点较低、质地较软，亦被称作“软超导体”。第一类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低，因而没有很好的实用价值。

第二类超导体主要包括金属化合物及其合金，还包括金属元素钒、锝和铌。

电化学老化现象：在电场作用下，由于化学变化引起材料电性能不可逆的恶化。

磁化：物质在磁场中受到磁场的作用而表现出一定的磁性。

材料磁性来源：安培的分子环流说

磁介质：在考虑物质受磁场的影响或物质对磁场的影响时的物质。 磁介质的磁化：由于物质的分子（或原子）中存在着运动的电荷，所以磁介质将受到磁场的作用而处于一种特殊的状态。

磁化强度：单位体积内原子磁矩的矢量总和。

磁导率：单位磁场中材料的磁感应强度大小。

磁化率：材料在磁场中磁化的难易程度。

磁性分类：抗磁性，顺磁性，亚铁磁性，铁磁性

自发磁化：在低于居里温度并且没有外加磁场的情况下，电子之间的交换耦合作用会使相邻原子或者离子的磁矩在一定的区域内趋于平行或者反平行排列。

居里点：铁磁性和亚铁磁性材料的磁性转变温度。 ()

e Ne e n e n h e kT E h h e e g μμμμσ+=+=-2/

磁矩的来源：轨道磁矩和自旋磁矩

铁磁性主要起源于电子的自旋磁矩。

磁晶各向异性：单晶体在不同晶向上磁性能不同的性质。

磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中磁化时，其形状和尺寸都会发生变化。磁致伸缩机理：在居里温度以下，磁性材料中存在着大量的磁畴。在每个磁畴中，原子的磁矩有序排列，引起了晶格发生形变。由于各个磁畴的自发磁化方向不尽相同，因此在没有加外磁场时，自发磁化引起的形变互相抵消，显示不出宏观效应，外加磁场后，各个磁畴的自发磁化都转向外磁场方向，于是产生了宏观磁致伸缩。

自发磁化：铁磁物质为正值的较大交换能使得相邻原子的磁矩平行取向，在物质内部形成许多小区域—磁畴。

磁畴：物质内部的存在自发磁化的小区域。

磁畴壁：磁畴和磁畴之间的边界

自旋—轨道相互作用理论：磁晶各向异性和晶体场对电子轨道运动的影响有关:一方面电子轨道磁矩产生的磁场对电子自旋运动作用，使轨道和自旋间存在耦合作用；另一方面电子轨道平面受到晶体场的影响，使得能量简并被消除，这两方面的作用叠加在一起，就使得原子磁矩倾向于在晶体的某些方向上能量最低，而在另一些方向上能量高。

原子磁矩能量低的方向为易磁化方向，而能量高的方向为难磁化方向。在无外磁场作用的平衡状态下，原子磁矩倾向于排列在易磁化方向上

退磁场：有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强度M 方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用。

磁化曲线：反映磁感应强度B与磁场强度H或磁化强度M与H关系的曲线。

3%Si-Fe室温的磁化曲

线：第I 部分(0 A) ：

可逆磁化过程（磁场减

少到零时，M、B沿原曲

线减少到零），磁化曲线

是线性的，没有剩磁和

磁滞。以可逆壁移为主。

第II部分（AB）：不可

逆壁移阶段。非线性，

有剩磁、磁滞。第Ⅲ部

分(BC段)：磁化矢量的

转动过程。B点时，壁移消失，为单畴体。但M与H的方向不一致。再增加外场，磁矩逐渐转动，与外场趋于一致，至S点达到技术饱和，这时的磁化强度称饱和磁化强度。相应的磁感应强度称饱和磁感应强度。

铁磁合金的磁滞回线：磁感应强度的变化总是滞后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞效应，相应的磁感应强度的变化曲线称为磁滞回线。磁滞回线是铁磁体的一个重要基本特征，它的大小、形状均有一定的实用意义。其中，磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗，称为磁滞损耗。

矫顽力：铁磁体磁化到饱和后，使其磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向磁场。

铁芯损耗：磁性材料在交变场中工作时引起的能量损耗。

P ：总损耗，Ph：磁滞损耗，Pe：涡流损耗，Pc：剩余损耗

剩余磁化强度：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的剩余磁化强度或剩余磁感应强度。

影响损耗的因素:以Fe Si合金为例:硅含量、杂质元素含量、织构度、晶粒大小、薄片厚度、表面状态等对损耗都有影响。

电介质：指在电场作用下，能建立极化的一切物质。

电介质的极化:介质内质点（原子、分子、离子）正负电荷重心的分离，从而转变成偶极子的过程。

电介质的极化：在外电场作用下电介质表面出现电荷的现象.

ε是电介质的介电常数，εr称相对介电常数,ε0是真空介电常数8.85×10-12 F／m(法拉/米)。εr=ε/ε0

磁滞回线：由C点的磁化状态（+MS）到C′点的磁化状态（-MS），称为

反磁化过程。与反磁化过程相对

应的B－H或M－H曲线称为反磁

化曲线。两条反磁化曲线组成的

闭合回线为磁滞回线。（I）区：

晶粒的磁矩转动到最靠近外磁场

的易磁化方向；也可能产生新的

反磁化畴。

（II）区：可能是磁矩的转动过

程；也可能是畴壁的小巴克豪森

跳跃；也可能产生新的反磁化畴。

（III）区：不可逆的大巴克豪森

跳跃。

（IV）区：磁矩转动到反磁化场

方向的过程。

质点的极化率：单位电场强度下，质点电偶极矩的大小。

介质极化类型：电子极化、离子极化、偶极子转向极化、空间电荷极化和自发极化等。

极化基本形式：位移式极化，松弛极化

电子位移极化：在外电场作用下，原子外围的电子云相对于原子核发生位移形成的极化。特点：电子位移极化是在原子和离子内部发生的可逆变化，极化建立时间短，不耗散能量，不导致介电损耗。

离子位移极化：离子在电场的作用下，偏移平衡位置引起的极化，特点：极化时间短，不消耗能量，不导致介电损耗。

介电常数的温度系数：随温度变化，介电常数的相对变化率。

电介质损耗：电介质在单位时间内消耗的能量。是导致电介质发生热击穿的根源。

极化损耗由极化电流引起，主要与松弛极化过程有关。要经过一定时间，才能从建立极化到极化的稳定状态。

损耗因素：外施电压一定时，介质损耗只与εtgδ有关。εtgδ仅由介质本身决定。

介质损耗的影响因素:频率、温度、湿度。

介质材料还有两种损耗形式：电离损耗和结构损耗

降低材料的介质损耗的方法：选择合适的主晶相，尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相；改善主晶相性能时，尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体，这样弱联系离子少，可避免损耗显著增大；尽量减少玻璃相；防止产生多晶转变；注意焙烧气氛；控制好最终烧结温度。

介质损耗是介质的电导和松弛极化引起的电导和极化过程中带电质点移动时，将它在电场中所吸收的能量部分地传给周围“分子”，使电磁场能量转变为“分子”的热振动，能量消耗在使电介质发热效应上。

介质的击穿:当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态的现象。

击穿电压:导致击穿的最低临界电压

击穿电场强度:介质的击穿时，相应的临界电场强度称为介电强度。

击穿类型:热击穿、电击穿和电化学击穿

热击穿：电介质在电场作用下，由于漏导电流、损耗或气隙局部放电产生热量，逐渐升温，积热增多，达到一定温度，即行开裂、玻化或熔化，导致绝缘材料性能破坏的现象。

热击穿的本质：在电场作用下，固体电介质承受的电场强度虽不足以发生电击穿，但因电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力，从而由绝缘状态突变为良导电状态。

影响热击穿的因素：电学因素：电压的大小、类型、频率和介质的电导、损耗；热学因素：材料的热传导、热辐射以及介质试样的形状、散热情况、

周围媒质温度等。

电击穿：在电场作用下，电介质内少量自由电子的动能加大，当电压足够大时，在电子冲击下激发出新的自由电子参加运动，并产生负离子，介电功能遭受破坏，而被击穿。

电击穿的本质：电介质中存在的少量导电电子，一方面在外电场作用下获得动能，另一方面又要与振动的晶格产生相互作用而损耗能量。当外加电场足够高，使电子从电场中获得的能量超过其失去的能量时，电子就可以在碰撞过程中积累能量，积累的能量达到可使电子与晶格发生碰撞电离时，将产生出新的电子，构成雪崩效应，最终导致介质击穿。

固体介质中导电电子的来源：本征激发，杂质电离和注入电子。

电化学击穿：电介质在长期的使用过程中受电、光、热以及周围媒质的影响，产生化学变化，电性能发生不可逆的破坏，最后被击穿。工程上称为老化。

铁电体：在一定温度范围内含具有自发极化，并且发极化方向可随外电场作可逆转动的晶体。

产生铁电性的原因—自发极化：自发极化的极化状态并非由外电场所造成，而是由晶体的内部结构特点造成的，晶体中每一个晶胞里存在固有电耦极矩，这类晶体通常称为极性晶体。

自发极化过程：以钛酸钡为例：钛酸钡的自发极化是由晶胞中钛离子的位移引起的。在钛酸钡晶体中，钛离子处于“氧的八面体”中央，氧八面体空腔体积大于钛离子体积，钛离子能在氧八面体内移动。

居里温度以上，热振动能比较大，钛离子不能在偏离中心的某一个位置上固定下来，它接近六个氧离子的几率相等，晶体保持高的对称性，自发极化为零。温度降低到120℃，钛离子平均热振动能降低，因热涨落，热振动能低的钛离子占很大比例，其能量不足以克服氧离子电场作用，有可能向某一个氧离子靠近，在新平衡位置上固定下来，并使这一氧离子出现强烈极化，发生自发极化，使晶体顺着这个方向延长，晶胞发生轻微畸变，由立方变为四方晶体。也因此产生永久电偶极矩，并且形成电畴。

铁电性通常是指铁电体的微观结构性质，以及因此而可能显示出来的宏观性质。

铁电畴铁电体自发极化的方向不相同，但在一个小区域内，各晶胞的自发极化方向相同的小区域。

铁电畴与铁磁畴差别：①铁电畴壁的厚度很薄，大约是几个晶格常数的量级，但铁磁畴壁则很厚，可达到几百个晶格常数的量级。③磁畴壁中自发磁化方向可逐步改变方向，而铁电体则不可能。

电滞回线的意义：①判定铁电体的依据②由于有剩余极化强度，因而铁电体可用来作信息存储、图象显示。

同一种材料，单晶体和多晶体的电滞回线是不同的。

例：BaTiO3单晶和多晶体电滞回线就不完全相同：BaTiO3单晶的电滞回线既窄又陡接近于矩形，Ps和Pr很接近，而且Pr较高。☆BaTiO3陶瓷的电滞回线既宽又斜。陶瓷的电滞回线中Ps与Pr相差较多，表明陶瓷多晶体不易成为单畴，即不易定向排列。

移峰效应：在铁电体中引入某种添加物生成固溶体，改变原来的晶胞参数和离子间的相互联系，使居里点向低温或高温方向移动。

移峰的目的：使在工作情况下(室温附近)，材料的介电常数和温度关系尽可能平缓，即要求居里点远离室温温度，如加入PbTiO3可使BaTiO3居里点升高。

压峰效应目的：降低居里点处的介电常数的蜂值，即降低ε-T非线性，也使工作状态相应于ε-T平缓区。

铁电体的非线性是指介电常数ε随外加电场强度非线性地变化。

压电性：是某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。正压电效应：当对石英晶体在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷；作用力反向时，表面荷电性质亦反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。

逆压电效应：石英晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化,在一定范围内，其形变与电场强度成正比。

正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。具有压电效应的物体称为压电体。

压电振子是最基本的压电元件，它是被覆激励电极的压电体。

频率常数：压电元件的谐振频率与沿振动方向的长度的乘积为一常

数。

铁电体是一种极性晶体，属于热电体。它的结构是非中心对称的，因而也一定是压电体。必须指出，压电体必须是介电体。

铁电陶瓷只有经过“极化”处理，才能具有压电性；压电陶瓷一般是铁电体，只有铁电陶瓷才能在外电场作用下，使电畴运动转向，达到“极化”的目的，成为压电陶瓷，因而把这类陶瓷称为铁电、压电陶瓷。

压电陶瓷的预极化及其性能稳定性：所谓极化，就是在压电陶瓷上加一个强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列。只有经过极化工序处理的陶瓷才能显示压电效应。

老化的本质是极化后电畴由能量较高状态自发地转变到能量较低状态，这是一个不可逆过程。

波粒二象性：某物质同时具备波的特性和粒子的特性。

光学性能：材料暴露在电磁辐射，尤其在可见光中的响应。

折射率：光在真空和材料中的速度之比。

影响折射率的因素：1构成材料的离子半径和电子结构2材料的结构、晶型和晶态3同质异构体4外界因素

折射率较大者，光的传播速度较慢，成为光密介质。

折射率较小者，光的传播速度较快，称为光疏介质。

折射的本质：材料的电磁结构在光波电磁场作用下的极化性质或介电性质。因为介质的极化，拖住了电磁波的传播，才使光传播速度变得比真空慢。

折射率的色散：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。

光投射到材料表面时，一般产生反射、透过和吸收

光的吸收：介质中的价电子吸收光子能量而激发，当尚未退激而发出光子时，在运动中与其它分子碰撞，使电子的能量转变成分子的动能亦即热能。从而构成了光能的衰减。

朗伯特定律：光强度随厚度的变化符合指数衰减规律。αχ-

I

I

=e

I透射光强I0入射光强

散射：光在通过气体、液体、固体等介质时，遇到烟尘、微粒、悬浮液或者结构不均匀的微小区域，都会有一部分能量偏离原来的传播方向而向四面八方弥散开来的种现象。

透光性是指光能通过材料后，剩余光能所占的百分比。

影响透光性的因素：吸收系数、反射系数、散射系数。

提高材料透光性的措施：1．提高原材料纯度，降低杂质对光的散射损失。2．掺加外加剂，降低材料的气孔率，可有效提高材料的透光性，由于外加剂本身也是杂质，所以掺多了也会影响透光性。3．采取适当的工艺措施排除气孔，使晶粒定向排列，可提高材料的透光性。

主要发光材料：无机化合物:主要是采用禁带宽度比较大的绝缘体，其次是半导体，它们通常以多晶粉末、单晶或薄膜的形式被应用，一些有机化合物也有发光性。

发光寿命:发光体在激发停止之后持续发光时间的长短

全反射:当光线在玻璃纤维内部传播时，遇到纤维的表面，出射到空气中时，产生光的折射。改变光的入射角i，折射角r也跟着改变。当i大于90°时，光线全部向玻璃内部反射回来。

光电效应：某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场二发生变化的现象。

声光效应：当超声波传过介质时，在其内产生周期性弹性形变，从而使介质的折射率产生周期性变化，相当于一个移动的相位光栅的现象。