同济大学材料研究方法《材料研究方法》课后习题答案解析.doc

《材料研究方法》课后****题答案
第1章
1、材料是如何分类的?材料的结构层次有哪些?
答:材料按化学组成和结构分为:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料;
按性能特征分为:结构材料、功能材料;
按用途分为:建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、生物材料、医用材料。
材料的结构层次有:微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。
2、材料研究的主要任务和对象是什么,有哪些相应的研究方法?
答:任务:材料研究应着重于探索制备过程前后和使用过程中的物质变化规律,也就是在此基础上探明材料的组成(结构)、合成(工艺过程)、性能和效能及其之间的相互关系,或者说找出经一定工艺流程获得的材料的组成(结构)对于材料性能与用途的影响规律,以达到对材料优化设计的目的,从而将经验性工艺逐步纳入材料科学与工程的轨道.
研究对象和相应方法见书第三页表格。
3、材料研究方法是如何分类的?如何理解现代研究方法的重要性?
答:按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图像分析法;按工作原理,前者为显微术,后者为衍射法和成分谱分析。
作为三大支柱产业之一的材料是科技创新的重要标志,也是现在科学技术和社会发展的支柱。研究材料必须以正确的研究方法为前提。研究方法的重要性不言而喻。
第2章
简述现代材料研究的主X射线实验方法在材料研究中有那些主要应用?
答:现代材料研究的主X射线实验方法在材料研究中主要有以下几种应用:
(1)X射线物相定性分析:用于确定物质中的物相组成
(2)X射线物相定量分析:用于测定某物相在物质中的含量
(3)X射线晶体结构分析:用于推断测定晶体的结构
2、试推导Bragg方程, 并对方程中的主要参数的范围确定进行讨论.
答:见书第97页。
3、X射线衍射试验主要有那些方法, 他们各有哪些应用,方法及研究对象.
答:
实验方法
所用
辐射
样品
照相法
衍射仪法
粉末法
劳厄法
转晶法
单色辐射
连续辐射
单色辐射
多晶或晶体粉末
单晶体
单晶体
样品转动或固定
样品固定
样品转动或固定
德拜照相机
劳厄相机转晶-回摆照相机
粉末衍射仪
单晶或粉末衍射仪
单晶衍射仪
最基本的衍射实验方法有:粉末法,劳厄法和转晶法三种。由于粉末法在晶体学研究中应用最广泛,而且实验方法及样品的制备简单,所以,在科学研究和实际生产中的应用不可缺少;而劳厄法和转晶法主要应用于单晶体的研究,特别是在晶体结构的分析中必不可少,在某种场合下是无法替代的。
第3章
1、如何提高显微镜分辨本领,电子透镜的分辨本领受哪些条件的限制?
答:分辨本领:指显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离;以物镜的分辨本领来定义显微镜的分辨本领。光学透镜:d0 =·sinα= ·A,式中:λ是照明束波长;α是透镜孔径半角; n是物方介质折射率;n·sinα或N·A称为数值孔径。
在物方介质为空气的情况下,N·A值小于1。即使采用油浸透镜(n=;α一般为70°~75°), N·。所以 d0≈1/2λ。因此,要显著地提高显微镜的分辨本领,必须使用波长比可见光短得多的照明源。
实际上,透镜的分辨本领除了与衍射效应有关以外,还与透镜的像差有关(球差)。
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