期末複習題 一、填空（20） 2.克勞修斯—莫索蒂方程建立了宏觀量 介電常數 與微觀量 極化率 之間的關系。 3．固體材料的熱膨脹本質是 點陣結構中質點間平均距離随溫度升高而增大 。 4．格波間互相作用力愈強，也就是聲子間碰撞幾率愈大，相應的平均自由程愈 小 ，熱導率也就愈 低 。 5．電媒體材料中的壓電性、鐵電性與熱釋電性是由于相應壓電體、鐵電體和熱釋電體都是 不具有對稱中心 的晶體。 6．複介電常數由實部和虛部這兩部分組成，實部與通常應用的 介電常數 一緻，虛部表示了電媒體中 能量損耗 的大小。 77777667．當磁化強度M為 負 值時，固體表現為抗磁性。 8．電子磁矩由電子的 軌道磁矩 和 自旋磁矩 組成。 9．無機非金屬材料中的載流子主要是 電子 和 離子 。 10．廣義虎克定律适用于 各向異性的非均勻 材料。 11．設某一玻璃的光反射損失為m，如果連續透過x塊平闆玻璃，則透過部分應為 I0•（1-m）2x 。 12．對于中心穿透裂紋的大而薄的闆，其幾何形狀因子Y=
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。 13．設電媒體中帶電質點的電荷量q，在電場作用下極化後，正電荷與負電荷的位移矢量為l， 則此偶極矩為 ql 。 14．裂紋擴充的動力是物體内儲存的 彈性應變能 的降低大于等于由于開裂形成兩個新表面所需的 表面能 。 15.Griffith微裂紋理論認為，斷裂并不是兩部分晶體同時沿整個界面拉斷，而是 裂紋擴充 的結果。 16．考慮散熱的影響，材料允許承受的最大溫度差可用 第二 熱應力因子表示。 17．當溫度不太高時，固體材料中的熱導形式主要是 聲子熱導 。 18．在應力分量的表示方法中，應力分量σ,τ的下标第一個字母表示方向，第二個字母表示 應力作用 的方向。 19． 電滞回線 的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據。 20．原子磁矩的來源是電子的軌道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質的磁性主要由 電子的自旋磁矩 引起。 21. 按照格裡菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決于裂紋的 數量 ，而是決定于裂紋的 大小 ，即是由最危險的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的 斷裂強度。 22. 複合體中熱膨脹滞後現象産生的原因是由于不同相間或晶粒的不同方向上膨脹系數差别很大，産生很大的内應力，使坯體産生微裂紋。 23.晶體發生塑性變形的方式主要有 滑移 和 孿生 。 24.鐵電體是具有 自發極化 且在外電場作用下具有 電滞回線 的晶體。 25.自發磁化的本質是 電子間的靜電交換互相作用 。 二、名詞解釋(20) 自發極化：極化并非由外電場所引起，而是由極性晶體内部結構特點所引起，使晶體中的每個晶胞記憶體在固有電偶極矩，這種極化機制為自發極化。 滞彈性：當應力作用于實際固體時，固體形變的産生與消除需要一定的時間，這種與時間有關的彈性稱為滞彈性。 格波：處于格點上的原子的熱振動可描述成類似于機械波傳播的結果，這種波稱為格波，格波的一個特點是，其傳播媒體并非連接配接媒體，而是由原子、離子等形成的晶格。 電媒體：指在電場作用下能建立極化的一切物質。 電偶極子：是指相距很近但有一距離的兩個符号相反而量值相等的電荷。
蠕變（creep）(緩慢變形)：固體材料在保持應力不變的條件下，應變随時間延長而增加的現象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應力超過彈性極限之後才出現，而蠕變隻要應力的作用時間相當長，它在應力小于彈性極限時也能出現。
壓電效應：不具有對稱中心的晶體在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其内部會産生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉後，它又會恢複到不帶電的狀态，這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也随之改變。相反，當對不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場，晶體也會發生變形，電場去掉後，晶體的變形随之消失，這種現象稱為逆壓電效應，或稱為電緻伸縮現象。
電緻伸縮：當在不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場時，晶體會發生變形，電場去掉後，晶體的變形随之消失，這種現象稱為電緻伸縮現象，或稱為逆壓電效應。
鐵電體：具有自發極化且在外電場作用下具有電滞回線的晶體。
三、問答題（每題5分，共20分）
2.簡述位移極化和松馳極化的特點。
答：位移式極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；
松弛極化與熱運動有關，完成這種極化需要一定的時間，并且是非彈性的，因而消耗一定的能量。
3.鐵磁性與鐵電性的本質差别是什麼？
答：⑴ 鐵電性由離子位移引起，鐵磁性由原子取向引起。
⑵ 鐵電性在非對稱性的晶體中發生，鐵磁性發生在次價電子的非平衡自旋中。
⑶ 鐵電體的居裡點是由于晶體相變引起的，鐵磁性的居裡點是原子的無規則振動破壞了原子間的“交換”作用，進而使自發磁化消失引起的。
4.為什麼金屬材料有較大的熱導率，而非金屬材料的導熱不如金屬材料好？
答：固體中導熱主要是由晶格振動的格波和自由電子運動來實作的。在金屬中由于有大量的自由電子，而且電子的品質很輕，是以能迅速地實作熱量的傳遞。雖然晶格振動對金屬導熱也有貢獻，但隻是很次要的。在非金屬晶體，如一般離子晶體的晶格中，自由電子是很少的，晶格振動是它們的主要導熱機構。是以，金屬一般都具有較非金屬材料更大的熱導率。
6．如果要減少由多塊玻璃組成的透鏡系統的光反射損失，通常可以采取什麼方法？為什麼？
答：有多塊玻璃組成的透鏡系統，常常用折射率和玻璃相近的膠粘起來，這樣除了最外和最内的兩個表面是玻璃和空氣的相對折射率外，内部各界面均是玻璃和膠的較小的相對折射率，進而大大減少了界面的反射損失。
7．闡述大多數無機晶态固體的熱容随溫度的變化規律。
答：根據德拜熱容理論，在高于德拜溫度θD時，熱容趨于常數(25J／(K·mo1)，低于θD時與T3成正比。是以，不同材料的θD是不同的。無機材料的熱容與材料結構的關系是不大的，絕大多數氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時的一個低的數值增加到1273K左右的近似于25J／K·mol的數值。溫度進一步增加，熱容基本上沒有什麼變化。
8.有關媒體損耗描述的方法有哪些？其本質是否一緻？
答：損耗角正切、損耗因子、損耗角正切倒數、損耗功率、等效電導率、複介電常數的複項。多種方法對材料來說都涉及同一現象。即實際電媒體的電流位相滞後理想電媒體的電流位相。是以它們的本質是一緻的。
9.簡述提高陶瓷材料抗熱沖擊斷裂性能的措施。
答：(1) 提高材料的強度sf，減小彈性模量E。(2) 提高材料的熱導率。(3) 減小材料的熱膨脹系數。(4) 減小表面熱傳遞系數h。(5) 減小産品的有效厚度rm。
10.為什麼含有未滿殼層的原子組成的物質中隻有一部分具有鐵磁性？
含有未滿殼層原子組成的物質包括順磁性物質和有序磁性物質。由于順磁性物質中原子做無規則熱振動，原子磁矩排列雜亂無章，宏觀上不表現磁性；有序磁性物質包括反鐵磁性、亞鐵磁性和鐵磁性物質，由于在反鐵磁性或亞鐵磁性物質中磁性有序的原子排列形成的磁矩平行和反平行相間排列，其磁矩完全或部分抵消，故隻有部分磁矩（或自旋電子）方向相同的有序磁性物質具有鐵磁性。
四、論述題：（本題共兩題，共20分）
2．說明下圖中各個參量，數字及曲線所代表的含義。
答：Bs——飽和磁感應強度，當外加磁場H增加到一定程度時，B值就不再上升，也就是這塊材料磁化的極限。
Br——剩餘磁感應強度，當外加磁場降為0時，材料依然保留着磁性，其強度為Br。
Hc——矯頑力（矯頑磁場強度），表示材料保持磁化、反抗退磁的能力。據此大小可以區分軟磁和硬磁。
µ——磁導率（=B/H），表示材料能夠傳導和通過磁力線的能力。
Oabc段表示材料從宏觀無磁性到有磁性的磁化過程；cdefghc段表示物質在外加磁場中磁化、退磁再磁化的過程，因為退磁的過程滞後于磁化曲線，故又稱此曲線為磁滞回線。由該曲線圍成的空間有明确的實體意義，即曲線圍起的面積越大，矯頑力（Hc）越大，要求的矯頑場強越大，磁化所需的能量越大，磁性材料就越“硬”；反之，曲線圍起的面積越小，磁性材料就越“軟”。
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2.用固體能帶理論說明什麼是導體、半導體、絕緣體，并予以圖示。
答：根據能帶理論，晶體中并非所有電子，也并非所有的價電子都參與導電，隻有導帶中的電子或價帶頂部的空穴才能參與導電。從下圖可以看出，導體中導帶和價帶之間沒有禁區，電子進入導帶不需要能量，因而導電電子的濃度很大。在絕緣體中價帶和導期隔着一個寬的禁帶Eg，電子由價帶到導帶需要外界供給能量，使電子激發，實作電子由價帶到導帶的躍遷，因而通常導帶中導電電子濃度很小。
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半導體和絕緣體有相類似的能帶結構，隻是半導體的禁帶較窄(Eg小)，電子躍遷比較容易。
五、計算題（每題5分，共20分）
8．康甯1723玻璃（矽酸鋁玻璃）具有下列性能參數：λ=0.021J/( cm﹒s﹒℃)；α=4.6×10-6/℃；σp=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，μ=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。
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