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課程概述
《材料物理性能》是材料研究和應用過程中非常重要的研究內容，是構成現代材料研究領域不可缺少的基礎組成之一。本課程綜合了材料學、物理學、化學和晶體學等多方面內容，在專業教學體系中起承上啟下的作用，充分體現理論性與科學實踐的結合緊密。本課程知識脈絡清晰，除第一章講解與材料物理相關的基本概念和理論以外，其餘各章分別系統介紹材料的導電性能、介電性能、熱學性能、光學性能、磁學性能、彈性和內耗等基本物理性能，並遵循物理參量含義、物理本質與機理、規律與分析、實際應用等幾方面的教學順序。課程強調以「共性特徵」和「順序思維」引導掌握「碎片化」知識，重視基礎理論對宏觀規律解釋的內容銜接，構建處理材料複雜問題的有效分析方法，提升學生解決複雜問題的綜合能力和創新思維，充分體現課程理論性與科學實踐緊密結合的特點。通過課程學習，使學生牢固掌握與材料物理性能相關的基本概念、基礎理論和物理本質，能夠建立材料宏觀性能與微觀組織結構特徵之間的理論聯繫，具備對工程材料基本物理規律的普遍性、特殊性的認知和分析能力，能夠對結論的有效性和正確性提供理論依據，擴展學生學術視野，為學生探索新材料、新性能和新方法打下堅實的專業理論基礎。
教學單元
1 緒論
2 第一章 材料物理基礎知識
1.1 量子力學基礎
1.2 量子自由電子理論基礎
1.3 能帶理論基礎
3 第二章 材料的導電性能
2.1 導電的基本特徵
2.2 電子類載流子導電
2.3 離子類載流子導電
2.4 半導體導電
4 第三章 材料的介電性能
3.1 電介質及其極化
3.2 交變電場下的電介質特性
3.3 電介質在電場中的破壞
3.4 功能性電介質及其材料性能
5 第四章 材料的熱學性能
4.1 熱性能的物理基礎
4.2 材料的熱容
4.3 材料的熱膨脹
4.4 材料的導熱性
4.5 材料的熱電性
6 第五章 材料的光學性能
5.1 光傳播的基本理論
5.2 光的反射和折射
5.3 光的吸收和色散
5.4 光的散射
5.5 材料的發光
7 第六章 材料的磁學性能
6.1 磁學基本量及磁性分類
6.2 鐵磁性和亞鐵磁性材料的特性
6.3 磁性材料的自發磁化和技術磁化
6.4 鐵磁體的動態特性
8 第七章 材料的彈性和內耗
7.1 材料的彈性
7.2 材料的滯彈性
7.3 內耗及其產生機理
9 課程總結
課程列表
名稱 時間長度
第01講緒論 00:11:50
第02講材料物理基礎知識引言 00:05:14
第03講微觀粒子的運動特徵 00:15:21
第04講波函數 00:09:37
第05講薛定諤方程 00:08:10
第06講薛定諤方程的運用舉例 00:09:33
第07講自由電子的波函數和能量 00:14:11
第08講k空間和能級密度 00:07:42
第09講費米分佈和費米能 00:14:51
第10講週期勢場中的電子狀態和布洛赫定理 00:08:36
第11講週期勢場中電子的能量——近自由電子近似 00:10:00
第12講布裡淵區及准自由電子的能級密度 00:12:42
第13講原子能級的分裂——緊束縛近似 00:10:23
第14講晶體能帶理論的應用 00:08:28
第15講導電的基本特徵 00:14:33
第16講電子類載流子導電 00:17:24
第17講影響金屬導電性的因素1 00:17:46
第18講影響金屬導電性的因素2 00:13:27
第19講離子類載流子導電理論 00:14:24
第20講離子導電的影響因素及與離子擴散的關係 00:12:13
第21講半導體的能級結構 00:13:09
第22講溫度對半導體導電性的影響 00:09:12
第23講pn結 00:06:49
第24講電介質的極化現象 00:06:15
第25講電極化的相關物理量 00:06:15
第26講電介質極化的微觀機制1 00:10:01
第27講電介質極化的微觀機制2 00:11:41
第28講復介電常數與介質損耗 00:13:56
第29講介質弛豫和頻率響應 00:08:21
第30講電介質在電場中的破壞 00:08:37
第31講壓電性 00:13:18
第32講熱釋電性 00:07:37
第33講鐵電性的特徵 00:09:59
第34講鐵電性的產生機制和反鐵電性 00:05:37
第35講熱力學定律簡介 00:07:33
第36講熱性能的物理本質 00:10:14
第37講熱容的物理意義及熱容理論 00:16:28
第38講影響材料熱容的因素 00:09:36
第39講熱膨脹係數及熱膨脹的物理本質 00:12:58
第40講影響熱膨脹的因素 00:15:36
第41講表徵熱傳導性質的物理參量 00:08:50
第42講固體熱傳導的微觀機制 00:10:39
第43講影響金屬熱傳導的因素 00:08:17
第44講影響無機材料熱傳導的因素 00:08:20
第45講塞貝克效應和珀爾帖效應 00:08:01
第46講湯姆孫效應和熱電偶回路的兩個定律 00:06:19
第47講光傳播的基本理論 00:07:25
第48講光的反射與折射 00:13:22
第49講光的吸收和色散 00:07:33
第50講 材料的透射及影響因素 00:10:58
第51講散射現象與彈性散射 00:08:05
第52講非彈性散射與透光性分析 00:07:59
第53講冷發光和發光的物理機制 00:09:11
第54講受激輻射和激光 00:10:25
第55講磁學基本量 00:13:20
第56講物質的磁性分類 00:08:59
第57講磁化曲線與磁晶各向異性 00:09:50
第58講形狀各向異性與磁致伸縮 00:10:10
第59講自發磁化理論 00:11:00
第60講反鐵磁性和亞鐵磁性 00:07:30
第61講磁疇 00:07:42
第62講技術磁化 00:08:17
第63講影響鐵磁性的因素 00:10:56
第64講交流回線與複數磁導率 00:07:37
第65講交變磁場作用下的能量損耗 00:11:36
第66講彈性的表徵及物理本質 00:12:41
第67講影響彈性模量的因素 00:11:25
第68講彈性反常（ΔE效應 00:11:04
第69講材料的滯彈性 00:12:35
第70講內耗的度量 00:07:09
第71講內耗峰與內耗譜 00:10:15
第72講內耗產生的機制 00:08:40
第73講課程總結 材料物理性能的共性特徵
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MS_3112