材料物理专业《材料分析测试方法A》作业

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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 ）；

（2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）；

（3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。

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。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？

12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7

。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？

1-9 已知某点阵∣a ∣=3?，∣b ∣=2?，γ = 60?，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？

)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。

二、补充习题

1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多少？

第二章 电磁辐射与材料的相互作用

一、教材习题

2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？

1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。

2-3 下列哪种跃迁不能产生?

31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。

2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2-6 以Mg K α（λ=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品）X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。

2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。

二、补充习题

1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？

2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。

第三章 粒子（束）与材料的相互作用

一、教材习题

3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？

图3-3 入射电子束与固体作用产生的发射现象

3-2 电子“吸收”与光子吸收有何不同？

3-3 入射X 射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，而俄歇电子与X 光电子

的逸出深度相当，这是为什么？

二、补充习题

1、简述电子与固体作用产生的信号及据此建立的主要分析方法。

第四章 材料分析测试方法概述

一、教材习题

4-11 试为下述分析工作选择你认为恰当的（一种或几种）分析方法

（1）钢液中Mn 、S 、P 等元素的快速定量分析；

（2）区别FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4；

（3）测定Ag 的点阵常数；

（4）测定高纯Y 2O 3中稀土杂质元素质量分数；

（5）砂金中含金量的检测：

（6）黄金制品中含金量的无损检测；

（7）几种高聚物组成之混合物的定性分析与定量分析；

（8）推断分子式为C 8H 10O 的化合物之结构；

（9）某薄膜(样品)中极小弥散颗粒(直径远小于1μm)的物相鉴定；

（10）验证奥氏体(γ)转变为马氏体(α)的取向关系(即西山关系)：γα)111//()011(，

γα]110//[]001[。

（11）淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定；

（12）镍-铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布（偏聚）的研究；

（13）淬火钢中孪晶马氏体与位错马氏体的形貌观察；

（14）固体表面元素定性分析及定量分析；

（15）某聚合物的价带结构分析；

（16）某半导体的表面能带结构测定。

二、补充习题（可在本门课程大部门内容讲完之后做）

1、假若你采用高温固相法合成一种新的尖晶石，最后你得到了一种白色固体。如果它是一

种新的尖晶石，你将如何测定它的结构、组成和纯度。

2、假若你采用水热法制备TiO 2纳米管，最后你得到了一种白色固体，你将如何观察它的形

貌？如何测定它的颗粒尺寸、大小、结构、组成和纯度。

3、假若你采用溶液插层等方法制备层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料，最后你得到了一种块体材料，你将如何表征它的结构？

第五章 X 射线衍射分析原理

一、教材习题

5-2 “一束X 射线照射一个原子列（一维晶体），只有镜面反射方向上才有可能产生衍射”，

此种说法是否正确？

5-3 辨析概念：X 射线散射、衍射与反射。

5-4 某斜方晶体晶胞含有两个同类原子，坐标位置分别为：(43，43，1)和（41，41，21），该晶体属何种布拉菲点阵？写出该晶体(100)、(110)、(211)、(221)等晶面反射线的F 2值。

5-7 金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：（0，0，0）、（21，2

1，0）、（21，0，21）、（0，21，21）、（41，41，41）、（43，43，41）、（43，41，4

3）、（41，43，4

3），原子散射因子为f a ，求其系统消光规律（F 2最简表达式），并据此说明结构消光的概念。

5-8 “衍射线在空间的方位仅取决于晶胞的形状与大小，而与晶胞中的原子位置无关；衍射

线的强度则仅取决于晶胞中原子位置，而与晶胞形状及大小无关”，此种说法是否正确？ 5-9 Cu K α射线（nm K 154.0=αλ）照射Cu 样品。已知Cu 的点阵常数a =0.361nm ，试分

别用布拉格方程与厄瓦尔德图解法求其（200）反射的θ角。

二、补充习题

1、简述布拉格公式2d HKL sin θ=λ中各参数的含义，以及该公式有哪些应用？

2、简述影响X 射线衍射方向的因素。

3、简述影响X 射线衍射强度的因素。

4、多重性因子的物理意义是什么？某立方系晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体

转变成四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？

第六章 X 射线衍射方法

教材习题：

6-1 Cu K α辐射（λ=0.154nm ）照射Ag （f ．c ．c ）样品，测得第一衍射峰位置2θ＝38?，试

求Ag 的点阵常数。（注：面心立方f ．c ．c ）

6-2 试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。

6-3 图题6-1为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。已知1、2为同一晶面衍射线，

3、4为另一晶面衍射线，试对此现象作出解释。

图题6-1

6-4 粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或

过小对衍射峰形影响又如何？

6-5 试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品

吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。

第七章 X 射线衍射分析的应用

一、教材习题

7-4 A-TiO 2（锐钛矿）与R-TiO 2（金红石）混合物衍射花样中两相最强线强度比

5.122

=--TiO R TiO A I I 。试用参比强度法计算两相各自的质量分数。

（提示：假若采用的Cu K α辐射，查有关数据手册，R -TiO 2用d=0.325nm 线条，4.3232=--TiO R O Al K α；A -TiO 2用d =0.351nm 线条，3.4232=--TiO A O Al K α）

7-5 某淬火后低温回火的碳钢样品，不含碳化物（经金相检验）。A （奥氏体）中含碳1%，

M （马氏体）中含碳量极低。经过衍射测得A 220峰积分强度为2.33（任意单位），M 211峰积分强度为16.32。试计算该钢中残留奥氏体的体积分数（实验条件：Fe K α辐射，滤波，室温20℃。α-Fe 点阵参数a ＝0.2866nm ，奥氏体点阵参数a ＝0.3571+0.0044w c ，w c 为碳的质量分数）。

（提示：解题方法一，查标准YB/T 5338-2006钢中残余奥氏体定量测定 X 射线衍射仪法，可得强度因子G ，然后进行计算；解题方法二，根据衍射强度理论，计算强度因子G 。） 7-6 某立方晶系晶体德拜花样中部分高角度线条数据如下表所列。试用“a -cos 2θ”的图解外

（提示：设所用X 射线为Cu 靶的K α1辐射，λ=0.15406nm 。）

7-7 按上题数据，应用最小二乘法（以cos 2θ为外推函数）计算点阵常数值（准确到4位有

效数字）。

二、补充习题

1、X 射线衍射物相定性分析原理、一般步骤及注意事项。

2、化学分析表明，一种氢氧化铝试样中含有百分之几的Fe 3+杂质。Fe 3+离子将会对粉末XRD

图带来什么影响，如果它以（a ）分离的氢氧化铁相存在，（b ）在A1(OH)3晶体结构中取代Al 3+。

第八章 透射电子显微分析

一、教材习题

8-1 电子衍射分析的基本公式是在什么条件下导出的？公式中各项的含义是什么？ 8-4 单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？

9-2 透射电子显微镜中物镜和中间镜各处在什么位置，起什么作用？

9-3 试比较光学显微镜成像和透射电子显微镜成像的异同点。

9-4 简述选区衍射原理及操作步骤。

9-7什么是明场像？什么是暗场像？

9-8试分析复型样品的成像原理。为什么要以倾斜方向给复型“投影”重金属？

9-9什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？

二、补充习题

1、简述透射电镜对分析样品的要求。

2、说明如何用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态？如何制备样品？

3、简述用于透射电镜分析的晶体薄膜样品的制备步骤。

4、分析电子衍射与X射线衍射有何异同？

5、萃取复型可用来分析哪些组织结构？得到什么信息？

第九章扫描电子显微分析与电子探针

一、教材习题

10-2为什么扫描电镜的分辨率和信号的种类有关？试将各种信号的分辨率高低作一比较。10-3二次电子像的衬度和背散射电子像的衬度各有何特点？

10-4试比较波谱仪和能谱仪在进行微区化学成分分析时的优缺点。

10-5为什么说电子探针是一种微区分析仪？

二、补充习题

1、二次电子像景深很大，样品凹坑底部都能清楚地显示出来，从而使图像的立体感很强，

其原因何在?

2、要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，应选用什么仪器？为什么？

3、要在观察断口形貌的同时，分析断口上粒状夹杂物的化学成分，选用什么仪器？怎样操

作？

4、电子探针仪如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析？

5、举例说明电子探针的三种工作方式（点、线、面）在显微成分分析中的应用。

第十章紫外、可见吸收光谱法

一、教材习题

12-1丙酮在乙醇中于366nm处的摩尔吸收系数为2.75L·cm-1·mol-1。使用1.5cm样品池，若透光率大于10%且小于90%，试计算可以使用的丙酮浓度范围。

二、补充习题

1、简述紫外可见吸收光谱（电子光谱）吸收谱带的类型？

2、比较d-d跃迁和f-f跃迁光谱的异同？

3、简述光吸收定律（朗伯-比尔定律）及其应用。

第十一章红外吸收光谱分析法

一、教材习题

12-4CO的红外光谱在2170cm-1有一吸收峰，计算CO的键力常数。

二、补充习题

1、简述红外吸收光谱（振动光谱）的选择定则。

2、简述多原子分子的简正振动类型。

3、简述氢键对红外吸收带的影响

4、氯仿（CHCl3）分子的振动自由度（振动模式）是多少？

5、氯仿（CHCl3）分子中C–H伸缩振动频率在3000 cm?1，试计算氘化氯仿（CDCl3）中C–D

伸缩振动频率。（相关原子质量：1H = 1.674 × 10?27 kg, 2H = 3.345 × 10?27 kg和12C = 1.993

× 10?26 kg ）

第十二章 电子能谱分析法

教材习题：

13-4 造成俄歇谱信噪比低的原因如何？为什么X 射线光电子谱法只采用直接谱进行分析

工作？

13-5 为什么俄歇电子能谱法不适于分析H 与He 元素？X 射线光电子能谱法呢？ 13-6 为什么紫外光电子能谱法不适于进行元素定性分析工作？

13-7 紫外光电子能谱法与X 射线光电子能谱法各自的应用范围与特点如何？

13-8 作为固体材料表面分析的重要方法，比较AES 、XPS 与UPS 分析法应用范围与特点。 13-9 简述AES 、XPS 与UPS 谱峰化学位移的概念，AES 、XPS 与UPS 的化学位移对于材

料分析工作各有何作用？

第十三章 热分析法

一、教材习题

17-2 试述差热分析中放热峰和吸热峰产生的原因有哪些？

17-3 差示扫描量热法与差热分析方法比较有何优越性？

17-4 热重法与微商热重法相比各具有何特点？

17-5 由碳酸氢钠的热重分析可知，它在100~225℃之间分解放出水和二氧化碳，所失质量

占样品质量的36.6%，而其中()%4.252=CO w 。试据此写出碳酸氢钠加热时的固体反应式。

17-6 根据题图17-1所示的TG 、DTG 和DTA 曲线，推论NH 4VO 3的分解过程。

题图17-1 题图17-2 1-在氦气中；2-在空气中

16-7 题图17-2为尼龙-6在氦气和空气中的DTA 曲线，二者之差异说明了什么?

二、补充习题

1、简述影响DTA （DSC ）曲线形状的因素。

2、简述影响TG 曲线形状的因素。

第十四章其它分析方法简介

教材习题（选做）：

18-2核磁共振化学位移的概念如何？简述其影响因素。

18-3何谓穆斯堡尔效应？试指出应用穆斯堡尔谱法能解决哪些问题。

18-5简述拉曼光谱法应用特点（与红外光谱法进行比较）。

18-6何为隧道效应？简述扫描隧道显微镜恒电流模式与恒高度模式工作原理。

18-7简述场发射显微镜工作原理及其应用特点与范围。

18-8简述场离子显微镜工作原理及其应用特点与范围。

18-9什么是原子探针-场离子显微镜？其应用特点如何？

18-10列举你所知道的可用于固体表面分析的方法，列表比较各种方法的技术基础与应用特点并列举其典型应用实例。

热重分析实验报告

热重分析实验报告

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材料与建筑工程学院实验报告 课程名称: 材料物理性能 专业：材料科学与工程 班级: 2013级本科 姓名：张学书 学号: 3

指导老师：谢礼兰老师 贵州师范大学学生实验报告 成绩 实验一：SＴＡ449F3同步热分析仪的结构原理及操作方法 一、实验目的 1、熟悉同步热分析仪的基本原理。 2、了解ＳTA４49 F3型同步热分析仪的构造原理及性能。 3、学习STA4４９ F3型同步热分析仪的操作方法。 二、实验原理 差示扫描量热法(DSＣ)是指在加热的过程中，测量被测物质与参比物之间的能量差与温度之间的关系的一种方法技术。图１-1为功率补偿式DSC仪器示意图:

图１-1 功率补偿式D ＳC 示意图 1.温度程序控制器; 2.气氛控制；３.差热放大器;4.功率补偿放大器;5.记录仪 当试样发生热效应时，譬如放热,试样温度高于参比物温度,放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势U ΔT ，经差热放大器放大后送入功率补偿放大器,功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流,使试样下面的电流Ｉｓ减小，参比物下面的电流IR 增大,而Ｉs ＋ＩR 保持恒定。降低试样的温度,增高参比物的温度,使试样和参比物之间的温差ΔT 趋于零。上述热量补偿能及时,迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。 设两边的补偿加热丝的电阻值相同,即ＲS ＝RR=Ｒ，补偿电热丝上的电功率为PS=IR 和P Ｒ=IR 。当样品没有热效应时，PS=P Ｒ;当样品存在热效应时,PS 和PR 的差ΔＰ能反映样品放(吸)热的功率： ΔP= PS-PR= ＩR -IR=（I Ｓ+IR)( I Ｓ－IR)Ｒ =(ＩS+IR ） ΔV ＝I ΔＶ? （1） 由于总电流IS+IR 为恒定,所以样品的放（吸）热的功率ΔＰ只和ΔV 成正比, 3 1 2 4 5

材料物理化学实验赵

实验要求 1.班长按学号将每班分成八组； 2.一个班进行实验完毕后换另一个班； 3.班长与实验指导教师保持联系，按照要求规定的时间、地点 和班级进行实验； 4.预习所做的实验内容； 5.实验材料首页的“原始数据记录”要求每小组打印一份，手 写记录相关数据，实验做完经指导老师签字后方可离开； 6.实验报告按照“材料物理化学实验报告格式”模板进行书写 （要求打印模板、手写），要求贴上原始数据记录单，小组内成员可以复印本小组的“原始数据记录”进行粘贴； 7.听从指导老师安排，按要求操作设备； 8.注意实验安全，保持实验室卫生。

材料物理化学-原始数据记录 实验名称： 实验时间：；室温：； 同组学生：； 实验数据记录： 指导教师签名： 日期：年月日备注：1、上课时准备好本记录纸，实验中按要求记录，完成后指导教师进行签名。 2、本记录要求附在实验报告中，复印即可。

实验一凝聚态物质燃烧焓的测定 一、实验目的： 1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。 2、了解量热计的原理和构造，掌握其使用方法。 二、实验原理： 在25℃，101 时，1 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为（△φm）。在适当的条件下，许多有机物都能迅速地完全进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。通常测定物质的燃烧热，是用氧弹量热计。测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时，所释放的热量使氧弹本身及其周围的介质和量热计有关附件的温度升高，测量介质在燃烧前后温度的变化值ΔT就能计算出该样品的燃烧热（介质的比热容是已知的）。若使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为1.5-2 的氧气作为氧化剂。用氧弹式量热计（见实验装置部分）进行试验时，氧弹放置在装有一定量水的金属水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气中微量氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。在假设量热计与环境没有热交换的情况下，可写出如下的热量平衡式： ×a - q×b + 5.98c = K△t （1）（近似平衡） —被测物质的定容热值，J·1； a —被测物质的质量，g； q —引火丝的热值，J·1（铁丝为-6.7 ·1）； b —烧掉的引火丝的质量，g； 5.98 —硝酸生成热，当用0.100 ·1滴定生成的硝酸时，每1 碱相当于5.98J 热量； c —滴定生成硝酸时，耗用0.100 ·1的毫升数； K —量热计常数（水当量，14.55 ）；

材料物理性能期末复习题

期末复习题 一、填空（20） 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈 介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 ．当磁化强度M为负值时，固体表现为抗磁性。8．电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。 9．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 10．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。11．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 12．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子。 13．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 14．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 15.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。16．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 17．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 18．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 19．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 20．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 21. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 23.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 24.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 25.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释(20) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。

材料物理专业《材料分析测试方法A》作业

材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业 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 ）； （2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）； （3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。 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。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？ 12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答： 干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？ 1-9 已知某点阵∣a ∣=3?，∣b ∣=2?，γ = 60?，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？ )331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。 二、补充习题 1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多 少？ 第二章 电磁辐射与材料的相互作用 一、教材习题 2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？ 1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。 2-3 下列哪种跃迁不能产生? 31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。 2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2-6 以Mg K α（λ=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品） X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。 2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。 二、补充习题 1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？ 2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 第三章 粒子（束）与材料的相互作用 一、教材习题 3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子 激发产生的？

《材料性能》课程教学大纲

《材料性能》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：MT322 2、课程名称（中/英文）：材料性能/Properties of Materials 3、学时/学分：51/3 4、先修课程：大学物理，固体物理，材料科学基础、材料加工原理 5、面向对象：材料科学与工程专业 6、开课院（系）、教研室：材料科学与工程学院 7、教材、教学参考书： 1)《材料性能学》张帆, 周伟敏. 上海交通大学出版社(2009) 2)《材料性能学》王从曾. 北京工业大学出版社(2001) 3)《材料的力学行为》匡震邦, 顾海澄, 李中华. 高等教育出版社(1998) 4)《材料物理性能》田莳.北京航天航空大学出版社(2002) 二、课程性质和任务 本课程是材料科学与工程专业的专业基础主干课程。随着现代科学技术的发展，研制与开发新型结构材料以及新型功能材料、电磁材料等具有特殊物理性能的新材料已成为近代材料研究的发展方向，材料力学性能与物理性能测试方法与技术在现代材料研究领域中也显示出重要作用。其任务是通过教学和实验的手段，使学生掌握材料力学性能和物理性能的概念，测试及计算的基本原理，培养学生综合分析、解决问题的能力和实验技能，为学生在走上工作岗位以后，无论是从事工程技术工作，科学研究工作或者是开拓新技术领域打下坚实的实验技能基础。 三、教学内容和基本要求 第0章绪论 1、知识点群 材料性能的概念及划分；材料性能的宏观表征方法；微观本质；影响因素；材料性能测试的一般概念。 2、教学内容

第一节材料性能的研究意义 第二节材料性能的概念及划分 第三节材料性能的宏观表征 第四节材料性能的微观本质 第五节材料性能的影响因素 第六节材料性能的测试 3、教学安排及教学方式（课堂教学总学时数1 ） 4、教学目标 对本课程的重要性、范畴、主要内容、教学方法和要求等有一个初步了解，为本课程的学习打下基础。 第1章材料的常规力学性能 1、知识点群 拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等静载试验方法及相应的力学性能指标；材料的缺口效应；材料的硬度试验方法；材料的冲击韧性试验方法；材料的强度统计学特性。 2、教学内容与教学方法 1.1 单向静拉伸试验及性能 1.1.1 单向静拉伸试验 1.1.2 拉伸曲线 1.1.3 单向静拉伸基本力学性能指标 1.2 其它静载下的力学试验及性能 1.2.1 应力状态软性系数 1.2.2 压缩 1.2.3 弯曲 1.2.4 扭转 1.2.5 剪切 1.2.6 几种静载试验方法的比较 1.3 缺口效应 1.3.1 缺口处应力分布及缺口效应 1.3.2 缺口敏感度 1.4 硬度 1.4.1 布氏硬度 1.4.2 洛氏硬度 1.4.3 维氏硬度

材料物理专业

材料物理专业 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。小编今天推荐给大家的是材料物理专业，仅供参考，希望对大家有用。关注网获得更多内容。 材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉学科，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。 材料物理专业提供物理学、材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练。 旨在帮助学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能发展成为在材料科学与工程及其相关交叉学科(材料、物理、化学、生物、医学等)继续深造或在相应领域从事材料物理研究、教学、应用开发等方面的创新性人才。

由于当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。 由此产生的材料物理专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间。为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因此，材料物理专业的就业前景十分广阔。 该专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关

关于材料物理专业大学生职业规划书

关于材料物理专业大学生职业规划书 千里之行始于足下人生之路首先要有梦想才能迈开自己坚定的一步去达成自己的理想 孩提时代就曾梦想自己要成为一个有用之人不要求自己做个顶天立地垂名青史的杰出之人或许做个的平凡人就罢了我不是天才但 也绝非庸才每个人都是这个宇宙之中的个体都有着自己独特的一面 所以不要忽视了自己要记住每个人一生都有他自己的使命 我长大能做什么?是埋头做学问的科研员?是科技工作者电气工程师?还是做一个职业教师与教育事业相伴终生?(这一切我曾想过的)或许什么都不是样的职业关键是要靠自己的努力和拼搏 经过长久的思量思想上的挣扎后终于把自己的理想确定下来我曾问自己我自己的兴趣在方面?是物理啊这是从小就令我如痴如醉的学科是物理给了我人生前进的动力它伴我度过了懵懂的中学时代而 今我对它的兴趣更是有增无减虽然我是错误地进了数学系但我还是 会保持着对物理的钟爱对他的热情以及对美的追求我肯定自己的能 力但却有时也会遭到自己的怀疑极度的自信也是极度的不自信内心 的混乱迷茫常使我找不找方向我不是天才也绝非庸才我始终相信只 要对自己肯定得当便是对自己的鼓励 尽管做基础物理研究的人并不是能够得到很高的收入甚至做不好研究还可能不足于养家糊口也就是说这是不赚钱活这些都是摆在 自己眼前再现实不过的问题或许做一个工程师能够赚很多的钱成为 一个所谓的富人但我始终相信“钱乃身外之物不要求很高也罢”只要

摆脱自己对物质贪意一心追随自己的学术就必能作出一番业绩为了自己的兴趣或者讲是自己的理想就不得不放弃这些物质追求而是去追求自己的兴趣自己的爱好达成自己的理想于是乎终目标锁定心意已决我要去做理论物理基础研究工作踏踏实实做学问这便是我的理想所在 自我分析 兴趣爱好：听音乐看书上网羽毛球喜欢骑着车到处乱逛 仰慕的人：莱布尼茨麦克斯韦爱因斯坦海森堡薛定谔 优点：做事认真踏实能吃苦爱思考有毅力 缺点：过于固执不太爱说话有时较粗心的 大体上来说自己的优点还是蛮多的有些可能会让我受益终生助我走向成功但自身内在的缺点也不能忽视他可能是你成功路上的绊脚石所以我要尽量克服自己的缺点发扬自己的优点张扬自己的个性再者一个人既有优点也有缺点他才是一个有血有肉的人才是一个真正的——人 勤能补拙是良训一分辛苦一分得我想只要下定决心做自己喜欢的事并且加之于勤奋用汗水和勤劳锻造理想后就一定会有好的结果正确地评判自己中肯一点这才是的自我分析自我认识 学习计划 本科阶段(XX~XX) 主要任务是完成本科学业把物理和数学学好还有自一些己选修的课程下面是自己给自己定出的一个要学的课程设计

材料物理性能考试复习资料

1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。 2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。如低碳钢温度一直升到铁素体转变为 奥氏体相变点，弹性模量单调下降，但超过相变点，弹性校模量会突然上升，然后又呈单调下降趋势。这是在由于在相变点因为相变的发生，膨胀系数急剧减小，使得弹性模量突然降低所致。 3. 不同材料的弹性模量差别很大，主要是因为材料具有不同的结合键和键能。 4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合 力。对于一定的材料它是个常数。 弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。因为建立的模型不同，没有定量关系。（☆） 5. 材料的断裂强度：a E th /γσ= 材料断裂强度的粗略估计：10/E th =σ 6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下，热容随温度的降低而减小，在接近 绝对零度时，热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。 7. 德拜温度意义: ① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别，就是由德拜温 度θD 来划分这两个温度区域: 在低θD 的温度区间，电阻率与温度的5次方成正比。 在高于θD 的温度区间，电阻率与温度成正比。 ② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。 ③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时，对所有的物质都具有 相同的关系曲线。德拜温度表征了热容对温度的依赖性。本质上， 徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。 8. 固体材料热膨胀机理： （1） 固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升 高而增大。 （2） 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。随着温度升 高，热缺陷浓度呈指数增加，这方面影响较重要。 9. 导热系数与导温系数的含义: 材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率，热导率越高，温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高，趋向于稳定的速度越快。 即:热导率大，稳定后的温度梯度小，热扩散率大，更快的达到“稳定后的温度梯度”（☆） 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，故又称为抗热震 性。 热稳定性破坏(即抗热振性)的类型有两种：抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。 11. 提高材料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 ，σ/E 增大，即提高了材料柔韧性，这样可吸收较多的应变能而不致于开裂。晶粒较细，晶界缺陷小，气孔少且分散者，强度较高，抗热冲击断裂性较好。

国内大学材料物理专业排名

071301：材料物理专业 培养目标、就业前景、开设该专业的学校名单、 专业排名及相关评价 转载本站中国大学专业评价资料，请注明“本资料来自好生源高考志愿填报系统” 专业级别：本科所属专业门类：材料科学类报读热度：★★★ 培养目标：本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 毕业生应获得的知识与能力： 1．掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识； 2．掌握材料制备（或合成）、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能； 3．了解相近专业的一般原理和知识； 4．熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外知识产权等方面的法律法规； 5．了解材料物理的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况；6．掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 主要课程：基础物理、近代物理、固体物理、材料物理学等。 学业年限：四年 授予学位：理学或工学学士

职业方向：从事科研或在钢铁、有色金属、化工、军工、能源等相关企事业单位从事技术开发与管理。开设材料物理专业院校毕业生能力用人单位评价： 本专业毕业生能力被评为A+等级的学校有： 武汉大学西安交通大学中山大学北京科技大学 西北工业大学 本专业毕业生能力被评为A等级的学校有： 复旦大学南京大学四川大学中国科学技术大学 山东大学哈尔滨工业大学大连理工大学东北大学 兰州大学云南大学燕山大学武汉理工大学 华东理工大学湘潭大学西南科技大学河北工业大学 天津理工大学 本专业毕业生能力被评为B+等级的学校有： 南开大学东北师范大学哈尔滨工程大学贵州大学 华南师范大学南昌大学中国石油大学(华东)西南大学 合肥工业大学安徽大学济南大学青岛大学 上海大学南京信息工程大学浙江师范大学南京邮电大学 陕西科技大学西安理工大学武汉科技大学湖北大学 成都信息工程学院内蒙古工业大学西安石油大学江西理工大学 景德镇陶瓷学院武汉工程大学重庆交通大学江西科技师范学院 本专业毕业生能力被评为B等级的学校有： 太原理工大学上海应用技术学院哈尔滨理工大学中国民航大学 辽宁工业大学郑州轻工业学院青岛科技大学沈阳化工大学 台州学院淮北师范大学洛阳理工学院 本专业毕业生能力被评为C+等级的学校有： 九江学院宜春学院

无机材料物理性能期末复习题

期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个

材料物理专业就业方向与就业前景

1、材料物理专业简介 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。 2、材料物理专业就业方向 本专业学生毕业后可在高校、科研机构和相关企事业单位从事高新技术开发和管理工作。 从事行业： 毕业后主要在电子技术、新能源、教育等行业工作，大致如下： 1、电子技术/半导体/集成电路 2、新能源 3、教育/培训/院校 4、专业服务(咨询、人力资源、财会) 5、仪器仪表/工业自动化 6、其他行业 7、学术/科研 8、石油/化工/矿产/地质 从事岗位： 毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作，大致如下： 1、研发工程师 2、工艺工程师 3、材料工程师 4、材料管理岗 5、工艺技术员 6、销售工程师 7、产品支持工程师 8、光学工程师 工作城市： 毕业后，上海、深圳、北京等城市就业机会比较多，大致如下： 1、上海 2、深圳 3、北京 4、苏州 5、广州 6、厦门 7、东莞 8、杭州 3、材料物理专业就业前景怎么样 毕业生适宜到材料相关的企业、事业、技术和行政管理部门从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作，适宜到科研机构、高等学校从事科学研究和教学工作，可以继续攻读材料相关的工程学科、交叉学科的硕士学位。 材料物理专业在专业学科中属于理学类中的电子信息科学类，其中电子信息科学类共9个专业，材料物理专业在电子信息科学类专业中排名第3，在整个理

学大类中排名第18位。 针对材料物理专业，招聘企业给出的工资面议最多，占比100%；3-5年工作经验要求的最多，占比50%；大专学历要求的最多，占比50%。

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

材料物理性能实验报告

实验一材料的拉伸试验 1.实验名称及类别 材料的拉伸试验；验证性。 2.实验内容及目的 （1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。 （2）测定铸铁在常温、静载条件下的抗拉强度。 （3）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 3.实验材料及设备 低碳钢、铸铁、游标卡尺、万能试验机。 4.试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度称为试样的标距，按试样的标距与横截面面积之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取或，矩形截面比例试样通常取或，其中，前者称为长比例试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的与之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。

（a） （b） 图1 拉伸试样 （a）圆形截面试样；（b）矩形截面试样 5.实验原理 低碳钢进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。 屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。

材料物理性能期末复习重点-田莳

1.微观粒子的波粒二象性 在量子力学里，微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。 2.波函数及其物理意义 微观粒子具有波动性，是一种具有统计规律的几率波，它决定电子在空间某处出现的几率，在t 时刻，几率波应是空间位置（x,y,z,t)的函数。此函数 称波函数。其模的平方代表粒子在该处出现的概率。 表示t 时刻、 （x 、y 、z ）处、单位体积内发现粒子的几率。 3.自由电子的能级密度 能级密度即状态密度。 dN 为E 到E+dE 范围内总的状态数。代表单位能量范围内所能容纳的电子数。 4.费米能级 在0K 时，能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满，能量大于费米能级的全部为空。故费米能是0K 时金属基态系统电子所占有的能级最高的能量。 5.晶体能带理论 假定固体中原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，称单电子近似。用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论，称能带理论。 6.导体，绝缘体，半导体的能带结构 根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，因而导电电子的浓度很 大。在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带E g ，电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄(E g 小) ，电子跃迁比较容易 1.电导率 是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两 端 时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。电导率 是以欧姆定律定义为电流密度 和电场强度 的比率： κ=1/ρ 2.金属—电阻率与温度的关系 金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，当电子波通过一个理想品体点阵时(0K)，它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子被才受到散射(不相干散射)，这就是金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原于、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 金属电阻率在不同温度范围与温度变化关系不同。一般认为纯金属在整个温度区间产生电阻机制是电子-声子（离子）散射。在极低温度下，电子-电子散射构成了电阻产生的主要机制。金属融化，金属原子规则阵列被破坏，从而增强了对电子的散射，电阻增加。 3.离子电导理论 离子电导是带有电荷的离子载流子在电场作用下的定向移动。一类是晶体点阵的基本离子，因热振动而离开晶格，形成热缺陷，离子或空位在电场作用下成为导电载流子，参加导电，即本征导电。另一类参加导电的载流子主要是杂质。 离子尺寸，质量都远大于电子，其运动方式是从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置。离子导电是离子在电场作用下的扩散。其扩散路径畅通，离子扩散系数就高，故导电率高。 4.快离子导体（最佳离子导体，超离子导体） 具有离子导电的固体物质称固体电解质。有些

材料物理性能大作业

非晶态固体的导电性能 能带论是目前研究晶态固体中电子运动的重要理论,能带论的出发点是:固体中的电子不再束缚于个别的原子,而是在整个固体中做共有化运动。它是所谓“单电子理论”,就是说,各电子的运动基本上看做是相互独立的, 每个电子是在一个具有晶格周期性的势场中运动,这个周 期性势场包括了原子实以及其它电子的平均势场。能带论虽然是一个近似理论,但实际的发展证明,它对于晶态半导体是比较好的,近似可以作为分析其中电子运动规律的基础。 这段文字引自韩汝琦教授在1979年所写的《非晶态半导体的导电性》研究。由于非晶态材料的非周期性，及从理论上讲其导电性能不好，所以没有具体阐述，通过对文献的查找我发现对于这一方面研究的学者也少之又少。所以在学习了材料物理性能对于固体晶态金属、半导体、离子结构导电性的基础上对非晶态的固体导电性做一些了解。以下为我在阅读相关文献后的一点总结及感触。 非晶态半导体中电子运动的问题,仍可以用单电子理论,即把各电子的运动看成是相互独立的。差别在于这时的势场不再具有周期性,本征态波函数不再具有布洛赫波函数的形式, 与晶体势场周期性相联系的量子数k不再存在了。则无法通过k空间建立能带能级的关系。 非晶态半导体中也存在有导带和价带,它们之间也有禁带,能带的存在是不依赖于晶体的周期性的.差别在于能态密度函数存在有尾部。在晶态半导体中能带中的状态是共有化运动状态, 而在非晶态半导体能带中的状态分为两类:一类叫扩展态;一类叫定域态。在导带中, E > Ec 的状态( Ec为临界状态)是扩展态,它的波函数延伸在整个空间,相当于电子可以通过隧道效应从一个势井穿透到另一个势井,它类似于晶态半导体中的共有化运动状态。在导带E < Ec的 状态是定域态,它的波函数只是局限在一些中心点附近,随着远离这个中心点的距离增大而 指数衰减。电子不能通过隧道效应在整个材料中做共有化运动,而是在比较小的范围内做定 域运动,所以叫做定域态。 隧道效应：是一种有微观粒子波动性所确定的微观效应。按照量子理论，可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，表明在势垒的另一边，粒子有一定概率贯穿势垒。对于非晶态半导体,扩展态中载流子导电的机理和晶态中载流子的导电机理相似;而在定域态中载流子只能通过和晶格振动的相互作用,交换能量,才能从一个定域态跳到另一个定域态。综上所述,为了分析非晶态半导体的导电性,就需要着重分析定域态的导电机理。先可以从晶态半导体的杂质开始讨论，在简单的半导体的导电理论中,施主杂质(或受主杂质)在低温下 可以束缚电子(或空穴) ,这些电子(或空穴)围绕着杂质原子运动。假定有一N型样品,施主和 受主杂质浓度分别是N D和NA。在足够低的温度下,导带中的电子可以忽略不计。这时受主接受施主提供的电子成为负离子,而施主一部分失去电子成为正离子,一部分仍是中性的. 在这些中性的施主杂质周围束缚有电子,杂质导电就是靠这些电子从一个施主态到另一个 不占有电子的施主态之间的跳跃.在晶体中实际存在的电离施主和电离受主杂质,它们的库 仑场会影响这些施主态的能级位置。由于电离杂质分布是无规则的,使得这些施主态的能量值是不完全一样的。这样,电子从一个施主态转移到另一个施主态就必须具备两个条件。( A )是两个施主态之间的波函数要有交叠,也就是说,一般来说只有相互靠近的一些杂质态之间 才能实现转移; ( B )是由于这些相邻施主态能级的能量之间一般来说是不一样的,这样在转 移过程中就需要依赖于电子一晶格的相互作用,电子与晶格交换能量吸收一个或多个声子, 这是一个激活过程,称为跳跃式导电。根据这个导电机构可以说明上述实验事实,其中,反映跳跃导电的激活能;当掺杂浓度增高,杂质态波函数的交叠增大,从而使几变大.从杂质导电的例子,可以看出定域态的几个特点: ( A )定域态的波函数是局限在某一中心附近的范围内,就象 施主态的电子是局限在施主杂质中心附近一样。( B )由于存在有无规则的势场分布(在杂质 导电中就是无规则分布的电离杂质的库仑势场) ,使得这些定域态的能级可能是不相同的, 形成连续分布的能带。( c )定域态之间的电子导电是跳跃式的。当然,这种跳跃式的杂质导电

构建应用型创新人才培养的材料物理专业实验模块

构建应用型创新人才培养的材料物理专业实验模块 本文对适应应用型创新人才培养的材料物理专业实验模块进行了分析，希望通过模块的构建，可以让实验环节的层次逐渐升级，可以有效的培养学生的动手能力以及创新能力，是一种有效的培养创新人才的模式。 目前社会上对创新人才的需求越来越多，国家也很重视创新，基于这个背景下，高校也对教学进行了改革，注重实践教学，并且以培养应用型创新人才作为学校的主要目标之一，高校也构建了“三实一创”的专业教学体系。材料物理也利用其自身的优势，以此为理念构建专业实验模块，要培养出理论和实践同样优秀、具备创新意识的人才。 1、材料物理专业實验模块的构建 学校是人才培养要结合市场经济对人才的需求，还要能够凸显出专业的特色，以此来综合制定培养的目标，要使得学生具备就业的能力，提高学生的实践能力和创新能力，让学生在面临就业时可以更加具有竞争力。为此，学校应该进行教学改革，改变以往的教学体系，教学中增加实验教学的比重，增设和理论课程相对独立的实验教学模块课程，在对原有的实验进行整合的基础上，新加入了材料科学基础实验模块、工业等离子体以及材料物理专业这三个实验模块。材料科学基础是通过将以往的材料科学基础、磁性材料、测试方法等教材中的实验进行有效的整合，改变其中不适应的部分，比如验证性实验的数量就进行了削减，而加大了综合性、设计性实验的教学内容，多增加了这些实验的数量，这些内容都是为了让学生真正认识到材料的性能以及学会该如何应用，这一单独的模块是为了要学生能够学会基本材料类这类型实验的具体实验操作和技能。根据当前我国的能源使用情况，可以看出新能源的发展潜力无疑是巨大的，国家也非常重视这一类能源。而等离子技术则是新能源生产的最有效的方法，学校在这方面可以利用自己的优势，大力发展离子技术以及应用方面的研究和教学。学校也就本专业的就业情况进行了实地的调研，并且分析了结果，因此为了增强学生的竞争力，就需要加大教学的力度，构建这方面的实验模块，注重这一技术在材料与工程领域中的作用，在等离子相关的内容上增加实验，比如真空技术、改性技术、细微加工等，开设的模块要具有其各自的特色。除此之外，还需要依据专业的定位，能够以就业为目标，设置材料物理专业实验模块。这一模块设置的时候需要能够考虑其完整性，要有设备的性能、基本维护、材料合成工艺、结构、表征、性能、应用方面都要涉及到，注重过程的完整性，在工程实践的过程中，如果在的单一的实验中去解决具体的问题，则可以提升教学的效果，体现出其的实验性。后面工业等离子体以及学科专业实验则是关于教师的科研的，要以此为平台，这种实验模块中，可以更加体现出学生的主体性，学生可以自由的设计实验以及操作实验，这种自由的设计和操作可以有效的让学生树立创新的意识，进而提高自己的实验操作能力以及创新的能力。这三个模块的教学应该多增加一些课时，形成逐层递进的多模块实验教学体系。 2、实验模块教学的具体实施方法

对材料物理这一的专业认知

专 业 认 知 教 育 学习总结 姓名：杨新石学号：2009034053 班级：09级材料物理2班

自上大学以来我最想问的就是关于我们专业以后的就业问题和考研问题。我相信我们专业的很多人和我一样都迫不及待想确切地知道这些问题的答案！这个问题困扰了我大一一年的时间。虽然在之前我也通过各种渠道找到了一些相关的信息但是总是相当的模糊。终于在这期，我从我们学校开设的专业认知教育课上面找到了更多的答案对我们的专业有了更多、更深刻的认识。 首先是关于我们专业的基本信息是，本专业的培养目标是本专业培养学生较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。新材料是一切高新技术发展的物质基础，在技术发展过程中，每一项重大突破都是以新材料为前提的。同时，新材料的开发及研制对将来人类的科学技术和经济发展具有关键性作用。材料物理专业所培养的是具有基础扎实，知识面宽，实践能力强和创新能力强，掌握材料物理基础理论、技能，并具备应用研究，科技开发，科技管理的专门人才。我们专业的特色方向在半导体物理，电子材料，微电子器件等领域，例如CPU。对学生的数学，物理基础要求较高，着重培养学生发展新型电子材料和微电子器件工艺，分析与设计等方向的应用能力和创新能力。由上可知半导体的发展前景是相当不错的，而我们专业在我们学校的主攻方向也是半导体。所以，关于这一点我还是比较有信心，虽然我报这个专业的时候，我们的专业是半冷不热的专业，但是现在看来这个行业的发展前景还是很大的！ 然后，关心的就是关于我们专业的就业问题。别人都说，理工科的学生将来的就业情形是很好就业的，尤其是男生就更不用担心。虽然话是这么说的，但是现在的很多学校都是为了提高就业率，就只是让他们的学生找到工作，而不管工作的好坏。这样一来，确实工作好找但是那样的工作却不是每个人都喜欢的，或者只是一味地提高就业率而敷衍学生的呢？我从网上了解到说，我们专业的学生出去可以到科研机构去工作，或者是到高校任教，或者是从事电子材料，微电子，信息技术及其相关领域的研究，例如微软，Intel，贝尔-阿尔卡特等公司都很需要本专业的毕业生等等。但是，我相信这不是一般的本科或者硕士研究生能够做