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显然，因为磁致伸缩导致的附加伸长存在，铁磁材料的弹性模量会变低。
恒弹性合金的原理在于利用了弹性的铁磁性反常现象。在低于居里点的加热过程中，弹性模量的变化将由两个因素决定，由于温度升高一方面引起晶体点阵常数的增大，从而使
??l???增大，导致弹性模量下降；同时，另一方面导致自发磁化减小，磁致伸缩现象减弱，?l?0引起附加应变???l??减小，从而导致弹性模量上升。如果在给定应力条件下，这两个因素l??m??l???l?????基本为一个不随温度变化的恒量，则弹性模量可维持恒定，?l?0?l?m引起的应变之和?这就是恒弹性合金的原理。
11．从低温区开始，N型半导体的电阻率随温度上升的变化规律是怎样的？为什么呈现出这种规律？
答：从低温区开始，随着温度的上升，N型半导体的电阻率呈现先下降，后上升，而后又下降的变化规律。这是因为：
在低温区，施主杂质并未完全电离。随着温度的升高，电离施主增多使导带电子浓度增加。与此同时，在该温度区内点阵振动尚较微弱，散射的主要机制是杂质电离，因而载流子的迁移率随温度上升而增加。尽管电离施主数量增大在一定程度上也要限制迁移率的增加，但综合的效果依然使电阻率下降。当升高到一定温度后，杂质全部电离，称为饱和区，此时由于本征激发尚未开始，载流子浓度基本保持恒定。然而，这时点阵振动的声子散射已经起到主要作用而使迁移率下降，因而导致电阻率随温度的升高而增高。温度的进一步升高，进入本征区，由于本征激发，载流子浓度随温度而显著增加的作用已经远远超过声子散射，故又使电阻率重新下降。
12．试说明以下磁学参量的定义与概念：
矫顽力、饱和磁化强度、磁化率、磁滞损耗、磁晶各向异性、饱和磁滞伸缩系数。 答：（1）饱和磁化强度：在铁磁体的磁化曲线中，随着外加磁场强度的增加，铁磁体磁化强度M开始增加较缓慢，然后迅速增加，再转而缓慢增加，最后磁化至饱和，此时铁磁体的磁化强度就是饱和磁化强度。
（2）矫顽力：铁磁体被磁化至饱和后，当撤去外磁场时，铁磁体内部还存在不为零的剩余磁感应强度，欲使铁磁体内部磁感应强度降为零，必须施加一个反向磁场-Hc，此反向磁场值即称为矫顽力。
（3）磁化率：物质磁化强度不仅与外加磁场有关，还与物质本身的磁化特性有关，即
??????M??H。式中?即单位体积磁化率。
（4）磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积代表磁化一周所做的功，称为磁滞损耗Q。 （5）磁晶各向异性：铁磁单晶体沿不同晶轴方向上磁化到饱和所测得的磁化曲线与磁
化到饱和的难易程度不同，即某些晶向上容易磁化，某些晶向上难磁化，这种现象称为磁晶各向异性。（1分）
（6）饱和磁致伸缩系数：磁致伸缩的大小可以用磁致伸缩系数表示，线磁致伸缩系数定义为???l。随着外磁场的增强，铁磁体的磁化强度增强，这时?也随之增大，当磁化l强度达到饱和值的时候，???s。对一定材料，?s是一个常数，称为饱和磁致伸缩系数。
13．设光纤的纤芯折射率为n1，包层折射率为n2 (n1> n2)。计算光从空气进入芯部形成全反射的临界角φ。（空气的折射率近似认为是1） θc θ φ 答：设纤芯-包层临界全反射角为?c，则有
sin?c?n2 n1设形成纤芯-包层临界全反射时，光线由空气进入纤芯的折射角为?，则有
cos??sin?c
因此有
2n2sin??1?cos??1?sin?c?1?2 n122空气的折射率近似为1。由折射定律有
2n22sin??n1sin??n11?2?n12?n2 n1因此有
2??arcsinn12?n2
14．试述金属的三个热电效应及其特征。
答：金属的三个热电效应包括塞贝克效应、珀尔贴效应与汤姆逊效应。
（1）塞贝克效应，在两种不同的金属A与B组成的回路中，如果两个结合点处于不同温度时，则回路中将产生电流，称为热电流，产生热电流的电动势称之为热电势。这种由于温差而导致热电现象称为塞贝克效应。当两个接触点温差不大时，所产生的热电势与温差成正比。
（2）珀尔贴效应。当电流流经两种不同金属A、B的接点时，除了电流流经电路而产生的焦耳热外，还会在接触点有额外的放热或者吸热效应，这种热电现象称为珀尔贴效应。如果电流从一个方向流经接触点时时放热，那么电流反向后就会使其吸热，在两种金属的闭合回路中，如果电流方向在接触点处与塞贝克效应产生的电流方向一致时，该接点就要吸热，这时，另一端接点处的电流与塞贝克热电流方向相反时，该节点就要放热。单位时间内，两种金属接触点吸收或者放出的珀尔贴热，与流经的电流成正比。
（3）汤姆逊效应。当电流流过有温差的金属导体时，整个导体上除了产生焦耳热外还会产生放热或者吸热现象，这种热电现象称为汤姆逊效应。单位时间内吸收或者放出的汤姆逊热，与通过的电流I成正比，与导体中的温度梯度成正比。若电流方向与温度梯度产生的热流方向一致时，为放热效应；反之，当电流方向与热流方向不一致时，则为吸热效应。
15．试述材料热传导的物理机制，金属、陶瓷和透明材料的热传导机制有何区别？
答：热传导过程就是材料内部的能量传输过程。在固体中能量传输的载体可以有自由电子、声子（点阵波）与光子（电磁辐射），因此，固体的导热分为电子导热、声子导热和光子导热。
对于纯金属而言，电子散射为其基本机制，在合金中声子导热比重将加强。而在绝
缘体中几乎只存在声子导热这一种机制。通常在低温和室温条件下不用考虑光子导热，因为光子导热的贡献只是在高温下才比较明显。
金属的导热主要贡献来自于电子导热，如果点阵是完整的没有缺陷而且没有热运动
引起的偏离，电子运动将不受阻碍，即自由程为无穷大，电子热导率也将为无穷大，然而因为存在杂质引起的弹性畸变、位错、晶界等缺陷，点阵原子热运动等，电子导热受到这些散射机制的影响将十分复杂，通过近似计算得知，金属中电子与声子热导率贡献之比为λe/λl≈30，因此热导率的贡献主要来自于电子导热。
陶瓷属于绝缘体，与金属不一样在于，其热导率几乎完全来自于声子导热，基本没
有电子导热的贡献。同样可以得到λ金属/λ绝缘体≈30，因为金属点阵上正离子所起的导热作用与绝缘体中的情形大致相同。
透明材料导热的不同在来自于光子导热所占的比重。对于介质中辐射传热过程，可
以定性的解释为：任何温度下的物体，既能够射出一定频率的射线，同样也能吸收类似的射线。在热稳定状态，介质中任一体积元平均辐射的能量与吸收的能量相等，当介质中存在温度梯度时，相邻体积元之间，温度高的辐射的能量大，吸收的能量小；温度低的体积元正好相反，吸收大于辐射，因此产生能量传递，热量从高温区向低温区传递。透明材料对光子导热的热阻很小，光子平均自由程很大，在不算太高的温度下，光子导热就很明显，而不透明的陶瓷则正好相反，需要很高的温度光子导热才明显。