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188宝金博页面版: 山东大学《材料物理性能》笔记-知识要点整理

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内容提示: 材料物理性能知识要点整理 第一章 材料的热学性能 第一节 晶格振动 材料热性能的物理本质是晶格热振动。材料热学性能直接与晶格振动有关。 格波:1、晶体中的原子在平衡位置附近的微震动具有波的形式,称之为格波。 2、格波是在晶格中传播的一种波,特性主要包括波矢取值的有限性、色散关系以及波矢取值的分立性。 3、格波的波速是波长的函数,但是长波情况下,晶格可看成连续介质,格波也可以看成弹性波。 4、格波的波矢是不连续的,由 n 个原子组成的晶格格波的波矢只能取 n 个分立的值。 5、格波间不发生相互作用,是独立存在的。 6、晶体中所有的格波都可用倒...

文档格式:PDF | 页数:16 | 浏览次数:9 | 上传日期:2023-08-14 20:16:44 | 文档星级:
材料物理性能知识要点整理 第一章 材料的热学性能 第一节 晶格振动 材料热性能的物理本质是晶格热振动。材料热学性能直接与晶格振动有关。 格波:1、晶体中的原子在平衡位置附近的微震动具有波的形式,称之为格波。 2、格波是在晶格中传播的一种波,特性主要包括波矢取值的有限性、色散关系以及波矢取值的分立性。 3、格波的波速是波长的函数,但是长波情况下,晶格可看成连续介质,格波也可以看成弹性波。 4、格波的波矢是不连续的,由 n 个原子组成的晶格格波的波矢只能取 n 个分立的值。 5、格波间不发生相互作用,是独立存在的。 6、晶体中所有的格波都可用倒格子空间中的第一布里渊区中的波矢 K 来描述。 声子:晶格振动的能量是量子化的,晶格振动的量子单元称为声子。声子能量为? ? = ? ? ?? ? +12 ??.声子与光子的区别是声子不具有真正的动量,这是由格波的特性决定的。 声学波与光学波:前者是相邻原子的振动方向相同,波长很长时,格波可以看做相邻两个不同原子组成的晶胞的振动,反映了晶胞间的相对运动,由于晶胞质量大,相对位移。嗷プ饔萌,因此振动频率低;后者是相邻原子的振动方向相反,波长很长时,晶胞中心不动,晶胞中的原子做相对振动,振动频率高。 声学波与光学波的周期性分析:由于边界条件,使得格波发生分立,若晶体中含有 N 个原胞,每个原胞含有 2 个不同原子,则共有 2N 个格波,其中一支是声学波,一支是光学波,每支包含 N 个格波。晶格振动波矢数等于晶体所包含的原胞数,晶格振动频率数等于晶体自由度数。 第二节 材料热容 热容:物体温度变化 1K 时,物体与环境之间交换的热量 C =∂Q∂T ? ? = ( ∂Q∂T ) ?=???? 经典热容理论:许多非金属固体在室温时的摩尔定容热容都接近 R 的 3 倍。 ? ?,m ≈ 3? 该理论在高温时还比较实用,但是无法解释固体热容随着温度下降而减小的现象。 爱因斯坦热容理论:假设每个原子都是一个独立的振子,原子之间彼此无关,并以相同的角频率振动。此理论在高温时符合良好,但是在低温时明显低于实验结果。因为在实际固体中,各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动,原子振动相互有耦合作用,低温时这一效应尤其显著。 德拜热容理论:

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