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太原理工大学材料科学基础习题及参考答案(全)

第一章原子结构与结合键

习题

1-1计算下列粒子的德布罗意波长：

(1)质量为10-10kg，运动速度为0.01m?s-1的尘埃；

(2)速度为103m/s的氢原子；

(3)能量为300eV的自由电子。

1-2怎样理解波函数ψ的物理意义？

1-3在原子结构中，ψ2和ψ2dτ代表什么？

1-4写出决定原子轨道的量子数取值规定，并说明其物理意义。

1-5试绘出s、p、d轨道的二维角度分布平面图。

1-6多电子原子中，屏蔽效应和钻穿效应是怎样影响电子的能级

的？

1-7写出下列原子的基态电子组态（括号内为原子序号）：

C(6)，P(15)，Cl(17)，Cr(24)。

1-8形成离子键有哪些条件？其本质是什么？

1-9试述共价键的本质。共价键理论包括哪些理论？各有什么缺

点？

1-10何谓金属键？金属的性能与金属键关系如何?

1-11范德华键与氢键有何特点和区别？

参考答案：

1-1利用公式λh/ph/mv、Ehν计算德布罗意波长λ。

1-8离子键是由电离能很小、易失去电子的金属原子与电子亲合

能大的非金属原子相互作用时，产生电子得失而形成的离子固体

的结合方式。

1-9共价键是由相邻原子共有其价电子来获得稳态电子结构的

结合方式。共价键理论包括价键理论、分子轨道理论和杂化轨道

理论。

1-10当大量金属原子的价电子脱离所属原子而形成自由电子

时，由金属的正离子与自由电子间的静电引力使金属原子结合起

来的方式为金属建。

由于存在自由电子，金属具有高导电性和导热性；自由电子能吸

收光波能量产生跃迁，表现出有金属光泽、不透明；金属正离子

以球星密堆方式组成，晶体原子间可滑动，表现出有延展性。

第二章材料的结构

习题

2-1定义下述术语，并注意它们之间的联系和区别。

晶系，空间群，平移群，空间点阵。

2-2名词解释：晶胞与空间格子的平行六面体，并比较它们的不

同点。

2-3(1)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b和6c，求

出该晶面的米勒指数。

(2)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2和c，求出

该晶面指数。

2-4在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：

(001)与[210]，(111)与[112]，(110)与[111]，(322)与

[236]，

(257)与[111]，(123)与[121]。

2-5在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：

(102)，(112)，(213)，[110]，[111]，[120]和[321]。

2-6在六方晶胞中画出下列的晶面和晶向：

(0001)，(0110)，(2110)，(1012)，(1012)，[0001]，[1010]，

[1210]，[0111]。

2-7(1)写出六方体、八面体、六八面体、单形号分别为{100}、

{111}、和{321}的晶面符号．(2)写出六方晶系的晶胞晶面族为

{100}、{111}、{321}的等价晶面指数。

2-8写出六方晶系晶胞的{1120}和{1012}晶面族的等价晶面

指数。

2-9求(1)由面(121)与(100)所决定的晶带轴指数和(100)

与(010)所决定的晶带轴指数。(2)由晶向[001]与[111]所决

定的晶面指数和[010]与[100]所决定的晶面指数。

2-10(1)已知室温下α-Fe的点阵常数为0.286nm，分别求

(100)、(110)、(123)的晶面间距。

(2)已知916℃时γ-Fe的点阵常数为0.365nm，分别求出

(100)、(111)和(112)的

晶面间距。

2-11(1)a≠b≠c、αβγ90°的晶体属于什么晶族

和晶系？

(2)a≠b≠c、α≠β≠γ90°的晶体属于什么晶族和晶系？

(3)你能否据此确定这2种晶体的布拉维点阵？

2-12写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

2-13根据对称要素组合规律，分别确定下列各种情况下对称要

素的组合。

①L2⊥L2，L2⊥L4，L2⊥L6；②P⊥L2，P⊥L4，P⊥L6；

③P+L2(对称面包含L2)，P+L3，P+L4，P+L6。

2-14确定MgO、TlCl3、GaAs、ThO2、SnO2晶体结构的点群、空

间群、晶族晶系、质点的空间坐标、正负离子的配位数、晶体的

键型、一