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《质料物理》知识点汇总

本文摘要:《质料物理》知识点汇总 (1)质料形变的两个参量应力mdash;mdash; 质料单元面积上所蒙受的附加内力,称为内应力, 简称应力,一般用σ表现。应变mdash;mdash;在应力的作用下,形变的量的巨细或几多,称为应变。 用来表征质料受力时内部各质点之间的相对位移。

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《质料物理》知识点汇总 (1)质料形变的两个参量应力—— 质料单元面积上所蒙受的附加内力,称为内应力, 简称应力,一般用σ表现。应变——在应力的作用下,形变的量的巨细或几多,称为应变。

用来表征质料受力时内部各质点之间的相对位移。(2) 弹性模量质料在弹性状态下应力与应变呈线性关系,满足虎克定律E=σ/ε比例系数E——弹性模量(Elastic Modulus)或弹性刚度E的物理意义:质料发生单元应变时的应力表征了质料反抗形变的能力:E越大,越不易变形, 刚度越大。(3)应力应变曲线图 (4) 评价质料的塑性(5)质料的高温蠕变蠕变——指在恒定应力作用下质料的应变随时间的延长而逐渐增大的现象。

(6)Griffith断裂理论的看法Griffith认为:断裂并不是两部门晶体同时沿整个界面断开,而是裂纹扩展的效果,从能量平衡的看法出发,证明裂纹尖端处存在应力集中效应,提出含裂纹质料的脆性断裂理论。(7) 莫氏硬度陶瓷及矿物质料常用的划痕硬度称为莫氏硬度。(8)质料的热容组成(9) 热膨胀的微观机理 (10) 质料热传导方式气体热传导是气体分子碰撞的效果,温度不高时晶体热传导是声子碰撞的效果;温度较低,辐射不行见的红外光;温度较高,辐射可见光。

辐射线的频率较高、能量较高,属于光频规模,所以称为光子导热。金属可由大量的自由电子的运动而传热。

(11) 维德曼-弗兰兹定律的物理意义室温下许多金属的热导率和电导率之比险些相同,不随金属的差别而改变。(12) 质料热稳定性的观点质料蒙受温度的急剧变化(热打击)而不致碎裂破坏的能力。(13)金属导电理论的生长从一连能量漫衍的价电子在匀称势场中的运动,到不一连能量漫衍的价电子在匀称势场中的运动,再到不一连能量漫衍的价电子在周期性势场中的运动,划分是经典自由电子论、量子自由电子论、能带理论三种分析质料导电性理论的主要特征。

经典电子理论 :金属晶体中,原子失去价电子成为带正电的离子,并形成一个匀称电场,价电子完全自由,称为自由电子—"电子气";自由电子之间以及与正离子之间的相互作用仅仅类似于机械碰撞。量子自由电子理论:金属中正离子形成的电场是匀称的,价电子与离子间无相互作用,且为整个金属共有,可自由运动;价电子按量子化纪律具有差别的能量状态,即具有差别的能级。能带理论:金属中的价电子共有化、能量量子化,金属中离子发生的势场不是匀称的,而是呈周期性变化,电子的势能是位置的周期函数。

(14) 能带理论的研究内容能带:一定能量规模内的相互相隔很近的许多能级形成的一条带。种种晶体的能带数目及其宽度等均不相同。

禁带:相邻两能带间的能量规模称为"能隙"或"禁带",是无电子能级的能量区域,即晶体中的电子不能具有这种能量。满带:完全被电子占据的允带称为"满带",满 带中的电子不会导电;空带:没有电子占据的允带;导带:部门能级被电子占据的允带称为"导带",导带中的电子才气导电。价带:导带以下的第一个"满带",或最上面一个"满带"。

能量比价带低的各能带一般都是满带。满带失去电子后成为价带 ,价带中的电子可以导电。禁带的宽度取决于周期势场的变化幅度,变化越大,禁带越宽;若无变化,能带间隙为零;晶体中的电子占据的能级听从泡利不相容原理和能量最低原理,从最低能级到高能级依次占据能带中的各个能级。

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(15)禁带中发生能级的原因原子并不是静止地处于具有严格周期性的晶格结点上,而是在其平衡位置四周作热振动;实际的半导体质料并不是绝对纯净的,而是含有若干杂质;如:硅的原子密度为5×1022个cm-3,提纯到杂质含量仅为10-9时,每立方厘米仍含有1014个杂质原子实际半导体的结构并不是完整的,而是存在种种缺陷(如空位、间隙原子、位错等)(16) 施主杂质和受主杂质的观点施主杂质——掺入的能够提供导电电子而改变半导体导电性能的杂质。受主杂质——掺入的能够接受半导体中的价电子,发生同数量的空穴,从而改变了半导体的导电性能的杂质。(17)杂质半导体的导电类型电子载流子的数目许多,主要靠电子导电,称为电子半导体,简称n型半导体。半导体内险些没有自由电子,主要靠空穴导电,称为空穴半导体,简称p型半导体。

(18) 半导体的杂质敏感效应及其实际应用热敏效应:一般情况,温度升高,电子动能增大,电子热引发加剧,载流子数目增大,电导率增大。应用:热敏电阻用于过热掩护,如电念头、暖风机等的过热掩护器。光敏效应:光电导——光的照射使某些半导体的电阻率显着下降的现象光电导应用:光敏电阻,用于自动控制。

压敏效应电压敏感效应 指对电压变化敏感的非线性电阻效应,即在某一临界电压以下,电阻值很是高,险些无电流通过;凌驾该临界电压,电阻值迅速降低,让电流通过。应用:主要用于稳压和过压掩护以及设 备的避雷器(ZnO)等。压力敏感效应 ——由于应力的作用使半导体的电阻率发生改变的现象磁敏效应:霍尔效应——当电流(x偏向)垂直于外磁场(z偏向)过导体时,在垂直于磁场和电流方的两个端面(y偏向)之间会泛起电势差的现象。(19) 霍尔效应的观点(20) 电介质极化的观点电极化——在电场作用下,电介质内的质点(原子、分子、离子)发生正负电荷重心的分散而发生感应电荷的现象。

电极化是指在外电场作用下,正、负电荷只管可以逆向移动,但它们并不能挣脱相互的束缚而形成电流,只能发生微观尺度的相对位移并使其转酿成偶极子的历程。(21) 自发极化的观点自发极化——极化状态不是由外电场造成,而是由晶体的内部结构特点造成的,即晶体中每一个晶胞内存在固有电偶极矩。(22) 铁电体的观点在一定温度规模内可以举行自发极化,而且自发极化偏向可随外电场偏向的差别而反转的晶体。

(23)钛酸钡自发极化的微观机理与其结构(24)电介质损耗的类型电导(漏导)损耗实 际的绝缘质料都不是理想的电介质,电阻并不是无穷大。外电场作用下,总有一些带电粒子会发生移动而发生微弱的电流(漏导电流),其使介质发烧而损耗电能。因电导引起的介质损耗称为漏导损耗。电离损耗 由气体引起,含有气孔的固体介质在外电场强度凌驾气体电离所需的电场强度时,气体电离吸收能量而造成损耗。

结构损耗 在高频、低温下,与介质内部结构的精密水平密切相关的一类损耗。极化损耗 与松弛极化有关,因其建设时间较长,极化发生的电矩往往滞后于外加电场而发生极化。(25) 金属、半导体、离子导电质料导电性随温度变化(简述)温度升高使离子振动加剧,热振动振幅加大,原子的无序度增加,周期势场涨落加大,使电子运动的自由程减小,散射几率增大而使电阻率增大。

本征半导体的载流子:自由电子、空穴。室温下,载流子数目很少,导电能力很弱热缺陷(间隙离子或空位)都带电,可作为离子导电载流子。热缺陷的浓度主要决议于温度,只有在高温下热缺陷浓度才大,所以在高温下才显著。

(26)影响超导态的三个参数临界温度——超导体必须冷却至某一临界温度以下才气保持其超导性。临界电流密度——通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度才气保持其超导性。

临界磁场——施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才气保持其超导性。(26) 光纤传输的原理(27) 光与物质作用的三种方式自发发射 在不受外界作用的条件下,若原子处于高能级,可能自发、独立地向低能级跃迁并发射一个光子,能量为hν=E2-E1,各原子发射的自发发射光子发射偏向和偏正态都是随机、无规则的。受激吸收 体系在外界(如辐射场)作用下,当能量为hν=E2-E1的光子趋近处于低能级E1的原子时,原子可能吸收光子并跃迁到高能级E2。

受引发射 当一个能量hν=E2-E1的光子趋近处于高能级E2的原子时,入射光子诱导原子发射一个和自身性质完全相同的光子,即受引发射的光子和入射光子具有相同的频率、偏向和偏正态。(28) 激光质料的组成(29)(红宝石)激光发生的原理(简述) (30) 光轴的观点晶体的光轴:光沿此偏向入射时无双折射。

(31) 双折射的观点双折射——光进入非均质质料时,一般都要分为振动偏向相互垂直、流传速度不相等的两列光波,划分组成两条折射光线的现象。(32) 间接跃迁的观点电子除了吸收光子外还与晶格交流能量的非直接跃迁,称为间接跃迁。(33) 直接带隙半导体的观点III-V主族的GaAs、InSb及II-VI族的质料,导带极小值和价带极大值对应于相同的波矢,称为直接带隙半导体。接跃迁——为满足选择定则,原来处于价带中状态A的电子只能跃迁到导带中的状态B,A与B在E(K)曲线上位于同一垂线上,这种跃迁称为直接跃迁。

(34) 激子的观点受激电子和空穴相互束缚而联合在一起成为一个新的系统,称为激子(35) 光敏电阻的事情原理光敏电阻是使用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器:入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。在光敏电阻两头的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。(36)影响质料透光率的因素(37)介质质料光吸收和散射的区别吸收是由于能量转化为内能而使透射强度削弱;散射是由于某些辐射的偏向偏离了原来光束的偏向。

(38)LED二极管的发光原理LED 的焦点部门是一个 P-N 结结构,划分接上电极后被称为阴极和阳极,包罗 P 型层和 N型层,P 型半导体,空穴占主导职位,N 型半导体,电子占主导职位,中间通常是 1 至5 个周期的量子阱, N 型半导体和 P 型半导体层划分提供发光所需电子和空穴,P-N 结上加正向电压后,被注入的电子和空穴成为非平衡载流子,当多数载流子和非平衡载流子复适时,多余的能量就以光的形式释放出来,即 P-N 结发光。(39) 吸声质料的吸声系数(40) 热电效应的三种类型 (41) 帕尔帖效应的机理、体现、应用(读图)(42) 光生伏特效应的三种类型(43) 丹倍效应丹倍效应——由于光生非平衡载流子扩散速度的 差异引起的沿光照偏向的电场和电位差的现象。(44) 磁光效应的类型与应用三种磁光法拉第效应 当线偏振光在介质中流传时,若在平行于光的流传偏向上加一强磁场,则光振动偏向将发生偏转的现象。

科顿-莫顿效应 光在透明介质中流传时,若在垂直于光的流传偏向上加一外磁场,则介质体现出双折射的性质,此效应也称磁致双折射。克尔效应 光入射到被磁化的物质或入射到外磁场作用下的物质外貌时,其反射光的偏振面发生旋转的现象。

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应用:光磁记载 (45) 压电效应的观点压电效应——无电场作用,由机械应力的作用而使电介质晶体发生极化并形成晶体外貌电荷的现象(46) PN结光生伏特效应的原理与应用在光的照射下,半导体p-n结的两头发生电位差的现象。机理:当光照射时,光子进入P区、结区、N区,被吸收而发生电子-空穴对。

在每个区域非平衡的光生少数载流子起作用,P区的光生电子若离结区的距离小于电子的扩散长度,可靠扩散从P区进入结区,被结内电场漂移至N区。若N区光生空穴离结区的距离小于空穴的扩散长度,也可靠扩散进入结区,被结内电场飘移至P区。在结内发生光生电子-空穴对,被结内电场漂移到结的两头。

P区一侧带正电,N区一侧带负电,从而建设一个与原内建电位差相反的电位差,即光生电位差。光电池质料:硅、CdS、GaAs等。


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