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磁学
1.按磁性分类，物质可分为几类？ 中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一巡游电子模型：d电子是非局域的，它的波函数扩展于整个晶格，是一的过程。两者的初期都存在一个可逆壁移阶段，随磁场的增强，强度答：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质
2.抗磁性的物理本质是什么?抗磁性为什么一般显现不出来？ 答：物理本质：循轨电子在外磁场作用下产生的附加抗磁磁矩，即该物质的磁化强度与外磁场反向。 由于任何物质都具有循轨电子，在外磁场中，都有附加抗磁矩，但能否呈现于外界，取决于抗磁因素大于顺磁因素时，此时才成为抗磁质。
3.试述物质宏观磁性的来源。居里温度的物理意义是什么？ 答：来源：1.物质的磁性来源于原子的磁性，原子具有磁矩。由于原子的结构不同所以各种原子的磁矩不同，有的可能为零。2.原子的磁矩来源于电子（原子核的磁矩很少可以忽略）。3.电子的磁矩又分为轨道磁矩和自旋磁矩两部分，有时也用磁偶极矩来表示磁性的强弱。 居里温度的物理意义：我们知道，磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。平行取向一般出现在铁磁性材料中，而反平行取向一般出现在铁氧体等亚铁磁性材料中。但是，随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，我们称此时的温度为居里温度。因此，居里温度指的是铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态的临界温度。但是实际情况中由于在转变点附近磁性很弱，因此在有些场合，我们也将强磁性材料的磁化强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 4.计算Fe, Co，Ni，孤立原子的磁矩，与测得的宏观晶体原子磁矩有何异同？为什么
答：孤立原子的磁矩决定于原子的结构。它来源自于电子绕原子核运动的轨道磁矩、电子自旋运动的自旋磁矩以及原子核的磁矩。在晶体
个联合磁矩，对外没有磁性作用
5.什么是自发磁化？分子场理论的内容和意义是什么？
答：自发磁化是指一些物质在无外磁场作用下，温度低于某一温度时，其内部原子磁矩自发地有序排列的现象。
内容：1907年，外斯提出分子场理论，其包含以下两个假设： 1.分子场假设：铁磁物质内部在居里温度以下存在一个很强的分子磁场，数值上可达10A/m。正是在这一分子场的作用下，使铁磁物质得以克服热扰动的不利影响将磁矩整齐排列起来，从而造成自发磁化。
2.磁畴假设：大块铁磁性物质内部，存在许多小区域，在每一个这样的小区域内，原子磁矩受到分子场的作用都是平行取向的，而不同磁畴中的原子磁矩取向却不同。具有这样特点的小区域称为磁畴。根据这一假设，铁磁性物质在没有受到外磁场作用时的总磁矩应为各磁畴磁矩的矢量和，由于铁磁物质包含着大量的磁畴，而各个磁畴的磁矩取向又不一样，结果总磁矩为零，于是就很好地解释了铁磁性物质在退磁状态下不显示磁性的问题。 意义：（1）分子场理论是解释铁磁性物质微观磁性的唯象理论，上述的两个重要假设是分子场理论的基础，在理论与实验上均证明两点重要假设是正确的。（2）分子场物理图象直观、清晰，数学方法简单。很好地解释了自发磁化的各种行为，特别是自发磁化强度随温度的变化规律，以及居里温度的大小。（3）两点重要假设成为现代磁学理论的基点，两点重要假设很好地解释了铁磁性物质在磁场中的性质，并被有效地推广到反铁磁性、亚铁磁性理论中。（4）局限性。由于忽略了相互作用的细节，分子场理论在处理低温和居里温度附近的磁性行为时与实验有偏差。虽然分子场理论指出分子场不是磁矩间的相互作用，但并没有指明分子场的性质。
6.铁磁性能带理论的要点和名义是什么?
答：海森伯（Heisenberg）铁磁交换作用模型：给出了外斯铁磁性理论的微观解释，给出了分子长常数r的估计值。
种巡游电子，通过能带计算，可求出金属磁矩。一般认为S带电子对铁磁性没有贡献，d带电子的贡献与能带有关。
自旋波：某个特定的自旋反转对能量最低并不有利，让若干自旋共同分担这一反向，就可构成能量更低的激发态。利用自旋波模型，可得到布洛赫T3/2定律，说明了低温下M（T）的变化规律
7.什么是磁各向异性?有几种类型？物理本质是什么？
答：磁各向异性是指沿磁体不同方向磁化到相同状态，所需要的磁场能大小不同的性质。
类型：按其起源的物理机制，可归纳为磁晶各向异性，形状磁各向异性，应力磁各向异性，感生磁各向异性，交换磁各向异性五类。 物理本质：原子或离子的自旋与轨道的耦合作用
8.磁化曲线、磁滞固线的物理意义有何异同?
答：磁体的磁化强度或磁感应强度随磁场强度变化的曲线称为磁化曲线。
在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞固线。
9.什么是畴壁?畴壁有哪些类型?影响畴壁厚度的因素是什么? 答：为减少交换能的增加，相邻磁畴之间的原子磁矩，不是骤然转向的，而是经过一个磁矩方向逐渐变化的过渡区域。这种过渡的区域叫做畴壁。
类型：根据相邻磁畴磁化方向的不同，可把畴壁区分为180°壁和90°壁。
影响因素：畴壁厚度取决于交换能和各向异性能的比值。
10.技术磁化过程的本质是什么?磁化过程与反磁化过程有何异同? 答：技术磁化过程包括磁化过程和反磁化过程，它主要是通过畴壁运动和磁畴转动过程完成的；磁化过程是指磁性材料从磁中性状态，在外磁场的作用下，磁体磁化状态发生变化直至所有磁畴的磁化强度都取外磁场方向的磁饱和状态的过程。反磁化过程是指磁性材料从一个方向的饱和状态，加反向磁场磁化到另一个方向的磁饱和状态
可能发生多次跳跃式的降低。 11.畴壁位移的本质是什么?影响畴壁位移的因素有哪些? 答：在外磁场作用下，内部磁矩取向和磁场方向比较接近的磁畴的体积将增大，而磁矩取向和磁场方向夹角较大的磁畴体积将缩小。这一磁化过程相当于畴壁从未加磁场前的位置移到了一个新的位置，从而使材料的磁化强度有一净的增大量。这一过程称为畴壁位移。它是技术磁化过程的重要机理之一。
影响因素：铁磁材料中的夹杂，第二相空隙的数量及分布；内应力的起伏大小和分布；因磁体磁化产生的退磁场能，畴壁位移产生的磁晶各向异性能和磁弹性能。 12.不可逆磁化过程对哪些磁性参数产生影响？有哪些机制？ 答：参数：临界场和与之对应的最大磁化率。
机制：畴壁的不可逆位移、畴矩的不可逆转动。
13.试说明磁性与磁性分析在现代科学与技术中的重要意义。 答：材料磁性分析对研究钢的相变动力学、淬火钢中的残余奥氏体、淬火钢的回火转变、建立合金的相图、研究合金的时效，以及合金的结构变化等是一种非常有效的方法。
电学
1.试说明能带理论、量子自由电子理论和经典电子理论的异同 答：经典理论认为，在外电场作用下所有电子均参与导电，而量子自由电子理论认为只有在费米能级附近的电子才对电流有贡献，能带放热现象。此为汤姆逊效应。 5.表征超导体的两个基本特性和三个基本临界参量是什么? 答：表征超导体的两个基本特性完全的导电性和完全的抗磁性。 三个基本临界参量是超导体的临界转变温度Tc，临界磁场强度Bc，—弛豫极化虽然也是由电场作用产生的，但它还与离子的热运动有关，极化不可逆，伴随有能量的损耗。
9.什么是铁电体？铁电体有哪些共同特征？
答：某些介电晶体在一定温度范围理论是用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论；据能带理论在理想的周期性排列晶体中，电子能量形成能带，能带之间有禁带，能带中的电子可以在晶格中运动，因此理想晶体中的晶格对能带中的电子没有散射作用；它们都是研究固体中电子能量结构的理论 2.简述影响金属导电的因素 答：晶体点阵不完整是引起电子散射的原因。因此造成点阵不完整的因素如温度、形变、合金化等都影响导电性。温度升高，离子振动加剧，热振动振幅加大，原子无序度增加，使电子运动自由程减小，散射几率增大，致使电阻率增大；冷变形使得点阵畸变、晶体缺陷、原子间距的改变使电子散射增大，也导致电阻率增大；对于的一般固溶体而言，形成固溶体使畸变增加，电阻率增加，但对于有序固溶体而言，它使点阵规律性增强，减少了散射，电阻率降低。 3.固溶体导电性有何特征? 答：对于一般的固溶体而言，形成固溶体使畸变增加，电阻率增加，因此导电性能降低。但对于有序固溶体而言，它使点阵规律性增强，减少了散射，电阻率降低。对于不均匀固溶体的成分反常，主要体现在三个方面：①淬火后在某一温度区间具有反常高的电阻率；②淬火后的电阻率比退火后的电阻率低，回火后电阻率反而升高；③退火态经过冷变形后β降低，回火后电阻率升高。其主要原因是固溶体中存在原子的偏聚区，其成分不同。 4.将两种不同金属联成回路，如两接点温度不同，在回路中会产生哪些效应?
答：在回路中会产生三种效应：1.塞贝克效应（第一热电效应），由温差而产生的热电现象为塞贝克效应；2.玻尔贴效应（第二热电效应），当电流通过A、B两种金属组成的接触点时，除了产生焦耳热外，还会在接触点产生吸热和放热反应。此为玻尔贴效应；3.汤姆逊效应（第三热电效应），当一根金属导线两端存在温差时，通以电流后，则在该段导线中产生吸热或者
临界电流密度。
6.超导现象的物理本质是什么? 答：由于超导体的电子之间存在着特殊的吸引力，而不是正常态时电子之间的静电斥力，这种特殊吸引力使电子双双结成电子对，它是超导态电子与晶格点阵间相互作用的结果，这种电子对，又称库伯电子对，这些成对的电子在材料中规则的运动时，如果碰到物理缺陷，化学缺陷或热缺陷，而这种缺陷所给予电子能量变化又不足以使电子对破坏，则此电子对将不损耗能量，即在缺陷处电子不发生散射而无阻碍的通过，这时电子运动的非对称分布状态将继续下去，解释了超导体产生永久电流的原因。 7.非晶态半导体能带结构和电子运动状态与晶态有何不同? 答：晶态半导体的结构是周期有序的，或者说具有平移对称性，电子波函数是布洛赫函数,波矢k是与平移对称性相联系的量子数，非晶态半导体不存在有周期性，k不再是好的量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的，电子运动的平均自由程远大于原子间距；非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小，当平均自由程接近原子间距的数量级时，在晶态半导体中建立起来的电子漂移运动的概念就变得没有意义了。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡,而是拖有不同程度的带尾。
8.电介质极化的微观机制有何特征?它对电介质的介电性能有何影响?
答：①电子位移极化—在电场作用下，构成介质原子的电子云中心与原子核发生相对位移，形成感应电锯而驶介质极化的现象为电子式极化又称电子位移极化，是完全弹性的，外电场消失恢复原形，不损耗能量；②离子位移极化—在离子晶体中，除离子中的电子要产生位移极化外，处于晶格结点上的正负离子也要在电场的作用下发生相对位移而产生极化，称为离子位移极化。极化建立的时间比较慢，但不损耗能量；③弛豫（松弛）极化
内，当不存在外加电场时，晶胞中的正、负电荷中心不互相重合，每一个晶胞有一个固定的电矩。由于晶体结构的周期性和重复性，一定区域内的晶胞的固有电矩会沿一定的方向排列整齐，使晶体处于高度的极化状态，这种状态是在外电场为零时自发产生的，因而称自发极化，且极化强度随外电场的变化关系呈现电滞回线，具有上述特性的介电晶体叫铁电体 共同特征：电致伸缩效应 10.何谓压电效应？它与晶体的对称性有何联系？
答：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。 联系：压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。
热学
1.何谓德拜温度？有什么物理意义？对它有哪些测试方法？ 答：固体比热理论中按照德拜假设分析时产生的一个参量。在德拜假设下，固体原子振动有一个最高频率（而实际上没有），否则固体能量统计值会趋于无限大。经过计算得到，德拜温度和这一最高频率之间有直接的关系即：θ/ω = (h/2π)/k其中，θ为德拜温度，ω为最高振动圆频率，h为Plank常量，k为玻耳兹曼常量
物理意义：考虑了格波的频率分布，低温时长声学波对比热的重要贡献。
测试方法：1.先由测定实验测定声速v，再由 ，和 算出θD 2.先测出固体比热，再由式
确定θD
2.使用双原子模型说明材料热膨胀的物理本质。
答：根据波恩的双原子模型得到原子位能与间距的关系曲线，如图所示。（右最上）。随着温度升高，原子能量增大，原子将偏离r0的位置而发生振动。当温度为T1时，振动原子总能量为E1，振动位置从a到b，位能沿ab变化。当r=r0时，位能最小，动能最大；当r=a或r=b时，位能最大，动能为零。a、b是振动的极限位置。a，b不对称于r0，a，b的几何中心r1在r0右侧位置，即原子间距增大了。同理，在T2时，平均原子间距为r2。温度越高，原子间距位移越大。在宏观上体现出体积或者长度的变化。
3.试说明膨胀法在物理冶金中的应用。
答：①测量钢的临界点。②A氏体等温转变曲线。TTT图。③测CCT图，连续转变。④淬火钢的回火。利用在回火过程中M体和残余A氏体的分解时的体积变化，利用慢速加热方法测定膨胀曲线，可以确定转变的温度范围。
4.影响材料热导率的主要因素有哪些？
答：1温度的影响：在金属中，温度升高?电子运动受热运动、原子或缺陷的阻力增加?热阻增加?热导率下降；2原子结构的关系；3合金成份和晶体结构的影响合金的加入使晶格缺陷增多，使热阻增加大，λ减小。
5.某合金钢的试样，利用膨胀法测量得其实验曲线如图（加热速度很慢）
①找出材料的相变点
②如果加热速度较快，曲线有什么变化？请绘出示意图。
③如果改用差热分析测定此试样的相变温度，实验曲线大约是什么样子？ 答：
弹性内耗
1.用双原子模型说明金属弹性的物理本质。
答：材料在未受外应力时，原子在平衡位置。原子间引力和斥力平衡，此时原子具有最低位能。当受到外力时，外应力将部分克服原子间的相互作用力，使原子发生相对位移而改变原子间距，产生弹性应变。由于弹性应力不足以完全克服相邻原子间的相互作用力，当外力去除后，原子间相互作用力又使其恢复到原来的平衡位置，即弹性应变消失。
2.表征金属原子间结合力强弱的常用物理参数由哪些？并说明这些参数间的关系。
答：答：、抗拉强度、弹性模量、熔点线膨胀系数、硬度等。 材料硬度越高，其膨胀系数越小。这也和原子结合力有关，原子结合力大，切变弹性模量也大。塑变抗力增大，致使硬度提高
具体来看，结合力越大，金属的理论抗拉强度越大。将原子从平衡位置移开所需的力越大，金属的弹性模量就越大。
金属键结合能决定了金属的熔点和线膨胀系数，结合能较高的金属具有较高的熔点和较低的线膨胀系数