材料分析测试技术左演声课后答案 - 图文

第一章 电磁辐射与材料结构

一、教材习题

1-1 计算下列电磁辐射的有关参数：

（1）波数为3030cm-1的芳烃红外吸收峰的波长（?m）； 答：已知波数?=3030cm-1

根据波数?与波长?的关系?(cm?1)?波长??1?10000μm?3.3μm

3030c10000可得： ?(μm)?（2）5m波长射频辐射的频率（MHz）； 解：波长?与频率?的关系为???

已知波长?=5m，光速c≈3×108m/s，1s-1=1Hz

3?108m/s?60?106s?1?60MHz 则频率??5m（3）588.995nm钠线相应的光子能量（eV）。 答：光子的能量计算公式为E?h??hc?

已知波长?=588.995nm=5.88995?10-7m，普朗克常数h＝6.626×10-34J?s，光速c≈3×108m/s，1eV=1.602×10-19J 则光子的能量（eV）计算如下：

E?6.626?10 ??343?108m/sJ?s??3.375?10?19J?75.88995?10m3.375?10eV?2.107eV?191.602?10?19

1-3 某原子的一个光谱项为45FJ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 答：对于光谱项45FJ，n=4，L=3，M=5；S=2(M=2S+1=5)，则J=5，4，3，2，1，

当J=5，MJ=0，±1，±2，···±5；……J=1，MJ=0，±1。光谱项为45FJ的能级示意图如下图：

1-4 辨析原子轨道磁矩、电子自旋磁矩与原子核磁矩的概念。

答：原子轨道磁矩是指原子中电子绕核旋转的轨道运动产生的磁矩；电子自旋磁

矩是指电子自旋运动产生的磁矩；原子核磁矩是指原子中的原子核自旋运动产生的磁矩。

1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？

12

C6、19F9、31P15、16O8、1H1、14N7。

答：12C6和16O8没有自旋角动量。

1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，

并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？ 答：简单立方晶胞的（001）、（002）和（003）面如下图左、中、右所示：

（001） （002） （003）

如上图所示，晶面指数（001）表示的所有晶面上都有原子分布，而干涉指数（002）表示的晶面中C面无原子分布，干涉指数（003）表示的晶面中C面和D面无原子分布。

面心立方晶胞的（001）、（002）和（003）面如下图左、中、右所示：

（001） （002） （003）

如上图所示，晶面指数（001）和干涉指数（002）表示的所有晶面都有原子分布，而干涉指数（003）表示的晶面中C面和D面无原子分布。

所以，干涉指数表示的晶面上不一定有原子分布。

1-9 已知某点阵?a?=3?，?b?=2?，? =60?，c∥a×b，试用图解法求r*110与r*210。 答：已知?a?=3?，?b?=2?，? =60?，c∥a×b，所以这个点阵是一个简单单斜点阵。

根据倒易矢量与相应正点阵晶面之间的关系可知，所求倒易矢量的方向分别为正点阵中（110）和（210）晶面的法向，倒易矢量模长分别为晶面间距d110和d210的倒数。

因为c∥a×b，即c垂直于a、b所在平面，所以可用a、b所在平面的二维坐标系表述该三维点阵，（110）和（210）晶面变成两组平行直线，平行直线间距分别就是d110和d210。因此，只要根据条件画出（110）和（210）晶面，就可求出r*110与r*210。

r*110与r*210是矢量，其模长?r*110?与?r*210?分别是d110和d210的倒数，作图只能量出d110和d210，?r*110?与?r*210?需要计算。

以a作为x轴的基矢，以b为y轴的基矢，则x轴的单位长度为3?，y轴的单位长度为2?。作图时，2cm代表1?，所做示意图见下图。

1-10 下列哪些晶面属于[111]晶带？

(111),(231),(231),(211),(101),(101),(133)。

答：根据晶带定律（方程），可判断(231),(211),(101)属于[111]晶带。 二、补充习题

1、试求加速电压为1、10、100kV时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正

后又各是多少？

解：根据电子的波长?（单位nm）与加速电压V（单位V）的关系??1.225?0.0387(nm) 10001.225?0.0123(nm) 100001.225?0.00387(nm)

1000001.225 V1kV=1000V时，??10kV=10000V时，??100kV=100000V时，??

经相对论修正后，??1.225V?10?V?62

1kV时，??1.2251000?10?(1000)1.225?62?0.0387(nm)

10kV时，??10000?10?(10000)1.225?62?0.0122(nm)

100kV时，??100000?10?(100000)?62?0.00370(nm)

由计算可知，当加速电压较大时，电子的波长需经相对论校正。

第三章 粒子（束）与材料的相互作用

一、教材习题

3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪

些是由电子激发产生的？

图3-3 入射电子束与固体作用产生的发射现象

答：图中I0表示入射电子；背散射电子流IR、吸收电流IA和透射电子流IT对应

入射电子；二次电子流IS、X射线辐射强度IX、表面元素发射总强度IE是由电子激发产生的。

3-2 电子―吸收‖与光子吸收有何不同？

答：电子吸收是指由于电子能量衰减而引起的强度（电子数）衰减的现象。电子

吸收只是能量衰减到不能逸出样品，不是真的被“吸收”了。而光子吸收是因光子的能量与物质中某两个能级差相等而被吸收，光子被真的吸收了，转化成了另外的能量。