第1章电磁辐射与材料结构基础讲义.ppt

适用对象：新能源材料与器件；先修课程：学分数：学时数：48学时；考核方式：期末考试70%，平时成绩30%；参考教材：《材料现代分析方法》左演声等主编；《材料近代分析测试方法》常铁军等编 碳纳米管：很轻，但很结实。它的密度只有钢的六分之一，但是强度却是钢的一百倍。如果用它来做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量拉断的绳索。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过5000cm2 /V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。 现代材料科学在很大程度上依赖于对材料性能与其成分及显微组织关系的理解。对材料性能的各种测试技术、对材料组织从宏观到微观不同层次的表征技术构成了材料科学与工程的一个不可或缺的重要组成部分，占有重要的地位。同时，它也是联系材料设计与制造工艺直到获得具有满意使用性能的材料之间的桥梁。 普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，v为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。 长波部分（射频波、微波），中间部分（紫外线、可见光、红外线）光学波谱，短波部分（x、?射线、以及宇宙射线）射线波谱 1924年，德布罗意提出了物质波的概念，即认为一切宏观粒子都具有与本身能量相对应的波动频率或波长，后来，G·P·汤姆逊(电子的发现者)等人从电子衍射证明电子具有波动性。以此为研究起点，玻恩系统地提出了一种理论体系，把其中德布罗意电子波认为是电子出现的几率波，电子运动占据空间某一点所存在的几率。 材料一般界定在固体范围内，而固体又由原子或者离子聚集而成，由于原子间的键合方式不同导致其聚集状态不同，最终形成分子态、晶态和非晶态。 材料现代分析与测试技术 卢 辉 Email：luhu126.com 2016年9月 北方民族大学材料科学与工程学院 * 学习经历 2012.9-2015.6 北京科技大学 博士 （硕博连读） 2010.9-2012.7 北京科技大学 硕士 2006.9-2010.7 北京科技大学 本科 科研经历 研究方向：功能材料、新能源材料。作为主要研究者参与国家自然科学基金两项，973计划（2007CB936201）一项；以第一作者发表SCI论文4篇，核心论文1篇；以第二作者发表SCI论文3篇，核心论文1篇。 个人简介 * 实习工作 获奖情况 博士研究生国家奖学金、濮耐教育基金奖学金、院学术之星、北京市优秀毕业生； 北京科技大学优秀学生工作者、学院优秀学生工作干部、优秀研究生干部；校优秀三好研究生、三好学生、优秀校庆志愿者、优秀博士毕业论文、本科毕业优秀毕业论文等 瑞士洛桑参加第65届电化学年会；三年硕士研究生辅导员经历。 中冶建研工程技术有限公司、唐山国丰钢铁有限公司、包头钢铁集团、首都钢铁集团； XRD、扫描电镜、透射电镜操作员。 个人简介 * 课程简介 材料现代分析与测试技术 适用对象 学分学时 考核办法 课程性质 先修课程 参考书籍 《材料现代分析方法》左演声等主编《材料近代分析测试方法》常铁军等编 * 绪论 材料的重要性：历史学家曾经说过材料的特征及其应用能力可以作为人类文明史的一种标志。 旧石器时代 新石器时代 陶器时代 青铜器时代 铁器时代 * 绪论 我们所处的世代： 钢 硅 塑料 合成材料 半导体 精密陶瓷 复合材料 纳米材料…… 现代文明的支柱：材料、信息、能源、生物 * 绪论 材料研究方法是关于材料分析测试技术和理论的科学。 因此，为了开发新材料、提高材料研究水平，就必须掌握先进的材料研究方法。 基本要求 成分 结构 加工 性能 材料科学与工程 决定 分析测试 * 一.电磁辐射与材料结构基础 目 录 * 定义 性质 物理现象 物理量 相互关系 在空间传播的交变电磁场 电磁波 波动性 遵循波动方程 反射、折射、干涉、衍射、偏正 波长（λ） 波数（σ） 频率（ν） 相位（φ） C= λ ν E=h ν p=h/λ 微粒性 由光子组成的光子流 光电效应 光子能量（E） 光子动量（p） ~ 01 电子辐射与物