材料物理性能,田莳.docx

文档介绍：材料物理性能,田莳材料物理****题集第一章固体中电子能量结构和状态 ,计算它的德布罗意波长;计算它的波数; 计算它对Ni晶体面的布拉格衍射角。解:?= h ?p h(2mE) 12 = (2??10 ?10?34 ?31 ?5400??10 1?192 ) =?10?11m 2? 波数K=??1011 ?2dsin??? ? sin?????2o18' 2d ,基态电子壳层是这样填充的 1s2、2s22p6、3s23p3; 1s、2s2p、3s3p3d、4s4p4d; 子数的可能组态。 2 2 6 2 6 10 2 6 10 ,请分别写出n=3的所有电子的四个量 ,另一能级被占据的几率为3/4,分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少kT? 1E?EF exp[]?1 kT1 ?E?EF?kTln[?1] f(E)解:由f(E)? 将f(E)?1/4代入得E?EF?ln3?kT将f(E)?3/4代入得E?EF??ln3?kT ×103kg/m3,计算其E0F。解: 2 h2 由E?(3n/8?)3 2m 2?3426 (?10)?1023 =(3???10/8?)3 ?31 2?9? =?10?18J? 0F 。 33 22 h0 解:由EF?(3n/8?)3 2m 2 (?10?34)?10623 =(3???10/8?)3 ?312?9? =?10?19J? 30 由E0?EF? 5 ?(x)=?(x?L)和定态薛定谔方程。试证明下式成立:eiKL=1 解:由于满足薛定谔定态方程??(x)?AeiKx 又?满足周期性边界条件??(x?L)?AeiK(x?L)?AeiKx?eiKL??(x)?AeiKx?eiKL?1 7. 已知晶面间距为d,晶面指数为的平行晶面* 的倒易矢量为rhkl,一电子波与该晶面系成?角入射,试证明*产生布拉格反射的临界波矢量K的轨迹满足方程Kcos??rhkl/2。 。 、半导体、绝缘体的导电性质。答: ? 答:过渡族金属的d带不满,且能级低而密,可容纳较多的电子,夺取较高的s带中的电子,降低费米能级。补充****题 ? ,试计算在不损害人体安全的情况下,加速到光速需要多少时间?,试计算空间两个电子的电斥力和万有引力的比值万有引力常数G??10?11N?m?2?kg?2电子质量me??10?31kg电子电量qe??10 ?19 C 介电常数???109N?m2?C?2 解:F引?GF斥=k q1q2 r2 m1m2r2 ?10?71 ?F引/F斥?? ?10?28??10?43 、斥力、能量随原子间距变化的关系图。,晶格常数a=,求其原子体密度。解:由于每个面心立方晶胞含4个原子,所以原子体密度为:4原子??1022原子/cm3 -73 22 ?3 ?10cm。假定原子是钢球并与最近的相邻原子相切。确定晶格常数和原子半径。解:每个简单立方晶胞含有一个原子:122-3 ?3?10cm?a? r?a? 第二章材料的电性能 ×10-7Ω·m,假设铂线成分为理想纯。试求1000K时的电阻率。解: ?T??0(1??T) ?21+?T21+?T25???2??1?1?10?7???10?7??m?11+?T11+? 2. 镍铬丝电阻率为1×10-6Ω·m,加热到4000K时电阻率增加5%,假定在此温度区间内马西森定则成立。试计算由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。为什么金属的电阻温度系数为正的?答:当电子波通过一个理想晶体点阵时,它将不受散射;只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子波才受到散射,这就是金属产生电阻的根本原因,因此随着温度升高,电阻增大,所以金属的电阻温度系数为正。试说明接触电阻产生的原因和减小这个电阻的措施。接触电阻产生的原因有两个:一是因为接触面不平,真正接触面比看到的要小,电流通过小的截面必然产生电阻,称为会聚电阻。二是无论金属表面怎样干净,总是有异物形成的膜,可能是周围气体、水分的吸附层。因此,一般情况下,接触金属时首先接触到的是异物薄膜,这种由于膜的存在而引起的电阻称为过渡电阻。镍铬薄膜电阻沉积在玻璃基片上其形状为矩形1mm×5mm,镍铬薄膜电阻率为1×10-6Ω·m,两电极间的电阻为1KΩ,计算表面电阻和估计膜