1、1、名词解释光矢量：即是光波的电场强度矢量。双折射：当光束通过各向异性介质表面时，折射光会分成两束沿着不同的方向传播，这种由一束入射光折射后分成两束光的现象。光轴：通过改变入射光的方向，可以发现，在晶体中存在一些特殊的方向，沿着这些方向传播的光不会发生双折射，这些特殊的方向称为晶体的光轴。热膨胀：物质在加热或冷却时的热胀冷缩现象称为热膨胀。朗伯特定律： ，在介质中光强随传播距离呈指数形式衰减的规律即称为朗伯特定leI0律。热稳定性：指材料承受高温的急剧变化而不致破坏的能力，也称为抗热震性。滞弹性：指材料在交变载荷的情况下表现为应变对应力的滞后特性即称为滞弹性。应力感生有序：溶解在固溶体中孤立的
2、间隙原子，置换原子，在外加应力时，这些原子所处的位置的能量即出现差异，因而原子要发生重新分布，即产生有序排列，这种由于应力引起的原子偏离无序状态分布叫应力感生有序。穆斯堡耳效应：固体中的无反冲核共振吸收即为穆斯堡尔效应。高分子的分子结构：指除具有低分子化合物所具有的，如同分异构、几何异构、旋光异构等结构特征之外，还有高分子量，通常由 103105 个结构单元组成的众多结构特点。高分子的聚集态结构：是指大分子堆砌、排列的形式和结构。均方末端距：是描述高分子链的形状和大小时采用末端距的 2 次方的平均值，用 2 表示，r称为均方末端距。2、填空题1、下图为聚合物的蠕变和回复曲线，可见一个聚合物材料
3、的总形变是三种形变之和，其中 1 为普弹形变、 2 为高弹形变、 3 为粘性流动。 2、从微观上分析，光子与固体材料相互作用的两种重要结果是：电子极化和电子能态转变3、在光的非弹性散射光谱中，出现在瑞利线低频侧的散射线统称为斯托克斯线，而在瑞利线高频侧的散射线统称为反斯托克斯线。4、掺杂在各种基质中的三价稀土离子，它们产生光学跃迁的是 4f 电子。5、红宝石是历史上首先获得的激光材料，它的发光中心是 Cr3+ 离子。6、非稳态法测量材料的热导率是根据试样温度场随时间变化的情况来测量材料热传导性能的方法。7、弹性模量的物理本质是标志原子间结合力的大小。8、测量弹性模量的方法有两种：一种是静态测量
4、法，另一种是动态测量法。9、图中表示曲线（a）表示熔融石英玻璃（SiO 2） 、曲线（b）表示非晶态聚苯乙烯（PS ）的热导率随温度的变化。题 9 图 题 10 图10、下图为铜单晶的对数减缩量与应变振幅的关系。其中 1是由位错被钉扎时阻尼振动引起的， H是由位错脱钉过程引起的。11、按照形成聚合物的元素种类通常把聚合物分为有机聚合物、无机聚合物和元素有机聚合物。12、一光纤的芯子折射率 n1=1.62，包层折射率 n2=1.52，试计算光发生全反射的临界角 C=69.76o。13、光线波导的纤芯相是高折射率材料，而包层是低折射率材料。3、简答题1、简述固体吸收和发光的三种机制，并画出相应的示
5、意图。 （140 页）答：固体吸收和发光的三种机制是：受激吸收、自发辐射、受激辐射。受激吸收是固体吸收一个光子的过程，固体粒子由 E1 能级跃迁到 E2，光子能量hv=E2-E1；自发辐射是固体发射一个光子的过程，固体中粒子由 E2 能级跃迁到 E1，光子能量 hv=E2-E1；受激辐射是当一个能量满足 E2-E1=hv 的光子趋近高能级 E2 的原子，有可能诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子，此受激光子与入射光子具有相同频率、方向和偏振状态。示意图如下：题 1 图 题 2 图2、试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质。 （176 页）答：如图，U 1（T 1） 、U 2（T 2）
6、 、U 3（T 3）为不同温度时的能量，当原子热振动通过平衡位置 r0 时，全部能量转化为动能，偏离平衡位置时，动能又逐渐转化为势能；到达振幅最大值时动能降为零，势能打到最大。由势能曲线的不对称可以看到，随温度升高，势能由 U1（T 1） 、U 2（T 2）向 U3（T 3）变化，振幅增加，振动中心就由 r0，r 0向 r0右移，导致双原子间距增大，产生热膨胀。3、聚乙烯在下列条件下缓慢结晶，各生成什么样的晶体？（1）从极稀溶液中缓慢结晶：片晶（2）从熔体中结晶：球晶（3）极高压力下固体挤出：纤维状晶体（4）在溶液中强烈搅拌下结晶：串晶4、试说明滞弹性内耗的特征以及它与静滞后型内耗和阻尼共振型
7、内耗的区别。 （271 页）答：滞弹性内耗的特征是：应变-应力滞后回线的出现是由于实验的动态性质所决定的。即回线的面积与振动频率相关，与振幅无关。静滞后型内耗与滞弹性内耗刚好相反，其回线面积与振动频率无关，而与振幅相关，但不是单纯的线性关系。阻尼共振型内耗与滞弹性内耗相似，与振幅无关，与频率密切相关，不同的是阻尼共振型内耗所对应的频率一般对温度不敏感，而前者的弛豫时间对温度却很敏感。5、简述高分子链的构象的自由连接链模型。 （340 页）答：高分子链构象的自由连接链模型：一个高分子链是由很大数目的单链所组成，这些单链可以自由转动，即可在空间各个方向自由取向，形成无数而可区别的构象。6、说明为什
8、么橡胶急剧拉伸时，橡胶的温度上升，而缓慢拉伸时，橡胶发热。答：（1）急剧拉伸时,绝热条件下，对于无熵变 。吉布斯自由能的变化0dS（1）dGSTVdPfL2,PTPLGfTL （2） , ,PPLPTSd, ,0PLCfd （3） ， ， ，,SPLLTfdC,0PLfT （4） 此现象称为高夫朱尔效应，是橡胶熵弹性的证明。0S（2）缓慢拉伸时，由于等温条件， ，利用（1）式，吸收的热量0dT,TPLfdQT ， ， 0,0f0TdQ7、产生光吸收的原因是什么？ （121 页）答：当光穿过介质时，入射光子的能量与介质中某两个能态之间的能量差值相等时，引起介质的价电子跃迁或使原子振动而消耗能量，
9、此外，介质中的价电子会吸收光子而激发，当尚未退激时，在运动中与其他分子碰撞，电子的能量转化为分子的动能即热能，从而构成光能的衰减，即产生光吸收。8、玻璃、陶瓷等大部分无机材料在电磁波谱的可见光区都有良好的透过性，这是为什么？答：在电磁波谱的可见光区，电介质材料包括玻璃、陶瓷等大部分无机材料的价电子所处的能带是填满的，它不能吸收光子而自由运动，而光子能量又不足以使价电子跃迁到导带，所以在一定波长范围内，吸收系数很小，即可见光谱波长范围内，此时电介质就可在可见光谱区域有良好的透过性。9、热应力主要来源于哪三个方面？ （231 页）答：热应力主要来源于下列三个方面：（1）因热胀冷缩受到限制而产生的热
10、应力；（2）多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生的热应力；（3）因温度梯度而产生热应力。10、试述铁磁合金热膨胀反常现象及其应用。 （183 页）答：对于铁磁性金属铁、钴、镍膨胀系数随温度变化不符合一般规律，而是在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰，这就是铁磁金属的热膨胀反常现象。应用是：调整合金成分可以获得低膨胀合金或定膨胀合金。11、画出恒应力下的应变弛豫和恒应变下的应力弛豫过程示意图。 （265 页）应变弛豫 应力弛豫12、试说明产生弹性的铁磁性反常现象的物理本质及其应用。 （255 页）答：产生弹性的铁磁性反常现象的物理本质是由于铁磁体中磁致伸缩的存在引起附加应变所造成的。对于未被磁化到
11、饱和的铁磁材料，所有磁畴并没有沿着同一个方向排列，在外力作用下发生弹性形变时，磁畴的磁矩将会转动，产生相应的磁致伸缩（力致伸缩） ；在拉伸时，具有正的磁致伸缩的材料，其磁畴矢量将转向垂直于拉伸方向，同样在拉伸方向上产生附加拉伸。 应用是因瓦合金和艾林瓦合金，即弹性模量温度系数 接近于零的恒弹性合金。13、何为穆斯堡尔效应？为什么只有利用固体发射源和吸收体才能实现穆斯堡尔效应？答：穆斯堡尔效应：固体中的原子核由于键合作用被牢牢的固定在点阵的晶位上，在发射和吸收 y 光子时都不能从晶位上偏离，这时受到反冲的不再是单个原子，而是整个晶体，这种无反冲核磁共振吸收即为穆斯堡尔效应。 因为实验证明，只有在
12、固体尤其是一些合金、硅酸盐化合物中实现无反冲核共振吸收的原子核占的比例较大14、请解释 AL203 单晶的热导率随温度变化的关系曲线。答：（1）在很低温度下， l：已增大到晶粒的大小，达到了上限，因此 l 值基本上无多大变化；C v（热容）：在低温下与 T3 成正比；V：常数。所以 也近似与 T3成比例的变化，随着温度升高， 迅速增大。（2）温度继续升高，C v随温度 T 的变化不再与 T3 成比例，并在德拜温度以后，趋于一恒定值；l 值因温度升高而减小，并成了主要影响因素。因此， 值随温度升高而迅速减小。（3）在更高的温度下，C v已基本上无变化；l 值也渐趋于下限。所以， 随温度的变化变得
13、缓和，在达到 1600K 的高温后， 值又有少许回升。这是高温时辐射传热带来的影响。4、计算题1、今有分子量为 1104 和 5104 的两种高聚物，试计算：（1）在分子数相同的情况下共混时数均分子量和重均分子量；（2）在重量相同的情况下共混时的数均分子量和重均分子量。解：（1）当分子数相同时，设两种高聚物分子数为 n，则：数均分子量 4441032510nnMi重均分子量 444882 3105wi（2）当重量相同时，设两种高聚物重量均为 m，则：数均分子量 4443105Mniii重均分子量 42 10mwii2、一玻璃对水银灯蓝、绿谱线 =4358 和 5461 的折射率分别为 1.65
14、25 和 1.6425，用次数据定出 Cauchy 近似经验公式 的常数 A 和 B，然后计算对纳黄线 =58932n的折射率 n 及色散率 dn/d 值。解：对蓝谱线 =4358，有 243586.1对绿谱线 =5461，有 因此 A=1.624964 B=522969.1612当纳黄线 =5893 时， 640.12BAn由 得 因此2BAnd3 6310.52Bdn3、一热机部件由氮化硅制成，热导率 为 18.4Wm-1K-1，最大厚度 rm=0.12m，表面热传导系数 h1 为 500J/（m 2sK） ，假定形状因子 S=1，请估算能承受热冲击的最大允许温差 Tmax。Si 3N4有
15、关参数为：=27510 -6/K；E=379GPa； f=345MPa；=0.25。解：Si 3N4陶瓷能承受的热冲击的最大允许温差： hrESTmf31.0)(max根据题中有关数据即可得： K46.25.1275039)2(4.863max 一、概念题1.电畴：晶体中存在一些不同方向的自发极化区域(domain).在铁电体中，固有电极矩在一定的子区域内取向相同这些区域就称为电畴。 （取向相同的固有电偶极矩）电畴的排列方式分为 180 度电畴（反平行）和 90 度电畴。因而不加电场时，整个晶体总电矩为零。2.畴壁：两畴之间的界壁称为畴壁。3.马基申等人把固溶体电阻率看成由金属基本电阻率 (T
16、)和残余电阻 残组成。 即（T） 残 称为马基申定律。根据马基申定律，在高温时金属的电阻率基本上取决于 (T) ，而在低温时取决于 残。既然 残是电子在杂质和缺陷上的散射引起的，那么 残的大小就可以用来评定金属的电学纯度。4.导体：可在电场作用流动自由电荷的物体，能传导电流的元件5.绝缘体：不善于传导电流的物质6.半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并且有负的电阻温度系数的材料7.压电体：能产生压电效应的晶体材8. 电介质的击穿，当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿(breakdown) 。击穿形式：1）电击穿， 是一电过程，仅有电子参与； 2）热击穿；3）化学
17、击穿9.介质损耗：.电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能量称电介质的损耗功率。介质损耗形式： 1）电导（或漏导）损耗，实际使用的电介质都不是理想的绝缘体，都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴，在 E 作用下产生漏导电流，发热，产生损耗。2）极化损耗10超导体：材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态，具有超导态的材料称为超导体。11接触电性：两种不同的材料接触，由于它们可以有不同的相、不同的晶体结构、电子结构，所以在它们的交界面上不可避免地要发生载流子的某种行为，由此而引起两种材料单独存在时所没有的新的电学效应，称为接触电性。12、热电效应：电位差、温度差、电流、热
18、流之间存在着的交叉联系构成了热点效应。第一个热电效应塞贝克效应：两种下同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效第二个热电效应玻尔贴效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生焦耳热外，在两接头处还分别出现吸收或放出热量 Q 的现象， Q 称为玻尔帖热，此现象称为玻尔帖效应，第三个热电效应汤姆逊效应：当电流通过具有一定温度梯度的导体时，除产生焦耳热外，另有一横向热流流入或流出导体（即吸热或放热） ，此种热电现象称为汤姆逊效应。13、热释电效应：在某些绝缘物中，由于温度变化而引起电极化状态改变的现象。14、磁畴：未加磁场时铁磁质内部
19、已经磁化到饱和状态的若干个小区域。15、磁致伸缩材料：铁磁体在磁场中磁化时，其尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料称为磁致伸缩材料。16、磁电阻效应：磁场对载流导体或半导体中的载流子起作用致使电阻值发生变化的现象17、磁矫顽力：反磁化过程中，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相相等时，它们的磁化对外对外部的效果相互抵消，有效磁化强度为零，这时的磁场强度称为磁矫顽力。18、磁化率：即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。19、磁导率: 反应磁感应强度随外磁场的变化速率，单位与 相同，为亨/米 。其大小与磁介质和随外加磁
20、场强度有关。20、磁晶的各向异性：在单晶体的不同晶向上，磁性能不同的性质。21、磁弹性能：当铁磁体存在应力时，磁致伸缩要与应力相互作用，与此有关的能量。22、退磁能：铁磁体与自身退磁场的相互作用能称为退磁场能。（磁化饱和后，慢慢减少 H，则 M 亦减小，此过程为退磁。 ）23、光电效应：是指光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 （百度的）24、一般吸收：在光学材料中，石英对所有可见光几乎都透明的，在紫外波段也有很好的透光性能，且吸收系数不变，这种现象为一般吸收。25.选择吸收：在光学材料中，石英对于波长范围为 3.55.0m 的红外光却是不透明的，且吸收系数随波长剧烈变
21、化，这种现象为选择吸收。26折射率的色散：材料的折射率随入射光的频率的减小而减小，这种现象称为折射率的色散。27.光生伏特效应：是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。 （百度的）28 光的非弹性散射：当光通过介质时，从侧向接受到的散射光主要是波长（或频率）不发生变化的瑞利散射光，属于弹性散射。当使用高灵敏度和高分辨率的光谱仪，可以发现散射光中还有其它光谱成分，它们在频率坐标上对称地分布在弹性散射光的低频和高频侧，强度一般比弹性散射微弱得多。这些频率发生改变的光散射是入射光子与介质发生非弹性碰撞的结果，称为非弹性散射。29 发射光谱：发射光强 发射光波长指在一定的激发条件下发射光强按波长的分
22、布。其形状与材料的能量结构有关。反映材料中从高能级始发的向下跃迁过程。激发光谱：发光强度 激发光波长指材料发射某一特定谱线（或谱带）的发光强度随激发光的波长而变化的曲线能够引起材料发光的激发波长也一定是材料可以吸收的波长，但激发光谱吸收光谱（因为有的材料吸收光后不一定会发射光，把吸收的光能转化为热能而耗散掉对发光没有贡献的吸收是不会在激发光谱上反映的） 。反映材料中从基态始发的向上跃迁过程。 30发光寿命：发光寿命指发光体在激发停止之后持续发光时间的长短。31. 发光效率：量子效率 q：指发射光子数 nout与吸收光子数（或输入的电子数） n in之比。功率效率 p：表示发光功率 Pout与吸
23、收光功率（或输入的电功率）P in之比。光度效率 l：表示发射的光通量 L 与输入的光功率（或电功率）P in之比。32.受激辐射：对 于 物 质 中 处 于 高 能 级 上 的 原 子 ， 如 果 在 它 发 生 自 发 辐 射 以 前 ， 受 到频 率 的 外 来 光 子 的 作 用 ， 就 有 可 能 在 外 来 光 子 的 影 响 下 ， 发 射 出 一 个 同 样 的 光 子 ， 而 由高 能 级 跃 迁 到 低 能 级 上 。 这 种 辐 射 不 同 于 自 发 辐 射 ， 称 为 受 激 辐 射 。 （ 百 度 的 ）33.热阻：是材料对热传导的阻隔能力。34.杜隆-柏替定律：元
24、素的热容定律（杜隆珀替定律）：恒压下，元素的摩尔热容为 25J/(Kmol)，轻元素例外。35.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。36.魏得曼-弗兰兹定律：在室温下许多金属的热导率与电导率之比几乎相同，而不随金属的不同而改变。37.材料的热稳定性：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，又称为抗热震性。38.因瓦效应：材料在一定温度范围内所产生的膨胀系数值低于正常规律的膨胀系数值的现象。二简答题：（1）电介质电导的概念，详细类别，来源答：并不是所有的电介质都是理想的绝缘体，在外电场作用下，介质中都会有一个很小的电流。称为泄露电流。导电方式有：电子与空穴（电
25、子电导） ；可移动的正负离子和离子空位。对于离子电导，必须需要指出的是：在较低场强下，存在离子电导；在高场强下，呈现电子电导。晶体的离子电导分为两类：一类是源于晶体点阵中基本离子的运动，称为离子固有电导或本征电导，这种电导是热缺陷形成的，即是由离子自身随着热运动的加剧而离开晶格点阵形成。另一类是源于结合力较弱的杂质离子的运动造成的，称为杂质电导（2）硬磁材料与软磁材料各自的特点与区别答：软磁材料：磁滞回线瘦长，易于磁化，也易于退磁， 高、 Ms 高、 Hc 小、 Mr 低硬磁（永磁）材料：磁滞回线短粗，磁化后不易退磁， 低、 Hc 与 Mr 高（3）请简要回答热电性的三个基本热电效应答：第一个
26、热电效应塞贝克效应：两种下同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。第二个热电效应玻尔贴效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生焦耳热外，在两接头处还分别出现吸收或放出热量 Q 的现象， Q 称为玻尔帖热，此现象称为玻尔帖效应。第三个热电效应汤姆逊效应：当电流通过具有一定温度梯度的导体时，除产生焦耳热外，另有一横向热流流入或流出导体（即吸热或放热） ，此种热电现象称为汤姆逊效应。（4）电滞回线的各个物理量的名称及物理意义答：P：电极化强度Pr：剩余电极化强度Ps：饱和电极化强度E： 外电场强度Eo：矫顽电场强度（5）磁滞回
27、线的各个物理量的名称及物理意义答：CD 段：退磁曲线MS：饱和磁化强度BS：饱和磁感强度Mr：剩余磁化强度Br：剩余磁感强度HC：矫顽力Hs: 饱和外加磁场强度Hr: 剩余磁场强度（6）请基于磁化率大小给物质磁性分类，并说明各类的物质磁化难易程度答： 称为物质的磁化率, 它的大小反映了物质磁化的难易程度1)抗磁性材料： 为甚小负常数2)反铁磁性材料： 是甚小的正常数3)顺磁磁性材料： 为正常数4）亚铁磁性材料：类似铁磁体，但 值没有铁磁体大5）铁磁性材料： 为很大的正常数7) 简要回答物质磁性的本源答: 任何物质由原子组成，原子又有带正电的原子核（核子）和带负电的电子构成。核子和电子本身都在做
28、自旋运动，电子又沿一定轨道绕核子做循规运动。它们的这些运动形成闭合电流，从而产生磁矩。材料磁性的本源是：材料内部电子的循规运动和自旋运动。8) 为什么自发磁化要分很多磁畴。答;从能量的观点，这种磁畴的形成是能量最小原则的必然结果，形成磁畴是为了降低系统的能量。由于交换作用力图使整个晶体自发磁化至饱和，磁化显然沿晶体的易磁化方向，这样才能使交换能和慈晶能都处于最小值。但是晶体都有一定的形状和尺寸，整个晶体均匀磁化的结果必然产生磁极，有磁极急必然产生退磁能，从而给系统增加了退磁能，退磁能将要破坏已经形成的自发磁化。这两个矛盾的相互作用结果将使大磁畴分割为小磁畴9) 正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。答：正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。自由电子 ，由公式知，自由电子与温度近似成正比， 故温度升高，自由电子增大，所以半导体的电阻率随温度的升高而降低。10.金属电阻随温度升高而升高原因：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，可认为 与温度成正比，则 也与温度成正比11.影响金属导电性的因素
