2022年材料科学导论考试题答案 .pdf

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1、材料科学导论考试题答案1、答：（1）P 往往选择 h 的更多能量都在可观光范围内的材料。因为当Hg 蒸汽分子从激发态回到基态时释放的光子能量hv 必须大于或等于P 从基态到激发态的能量，并且 P 从激发态回到基态时，释放出的光子必须在可见光的范围内才可以。（2）荧光涂料涂布在荧光灯管的内侧更有效。因为外侧的Hg 蒸汽分子从激发态回到基态时释放的光子不一定全部透过灯管被P 分子吸收，所以会造成荧光灯光的发光效率低于在内侧时的发光效率。（3） 电子在在飞行过程与灯管中的汞蒸汽分子发生碰撞，导致汞蒸汽分子激发，迁移到其更高的能量状态处于激发状态的汞分子（Hg*）极不稳定，会自发返回到其底能量的能级状

2、态（基态） ，此时其激发态的能量将以光子h 的方式释放，即，转换为光子， 但是由于汞蒸汽分子的能级结构的原因，此时发生的光子处在紫外光谱区域， 是我们肉眼看不到的辐射能量。 汞蒸汽分子发射的紫外波长的光子被灯管内壁的荧光材料P 吸收，荧光材料被激发到其激发态P*；也是不稳定的高能量状态，将自发回到其基态，激发态的能量将以辐射另外一个光子h 的形式释放。 h 一定小于 h ，即， h 光子的波长一定比h 长，有可能在可见光区域。没有荧光涂层的灯管发出的光子处在紫外光谱区域，肉眼看不到。 也就是说，我们人眼可以感受到荧光涂层的光子发出的光谱，因为光子发出的光谱处在可见光的范围内。 Hg 蒸汽分子从

3、不稳定的激发态回到基态时释放的光子能量hv大于 P 从激发态回到基态时释放出的光子能量h ，而后者的波长大于前者。2、答：（1）300 nm。因为在 300 nm处的吸光度最高。（2）在吸光光谱的右侧，因为波长越长，能量越低，发光消耗了一部分能量，所以在吸光光谱的右侧。（3）从图中我们可以看出，分子A 的截止波长为 450 nm，所以分子 A 的光学能隙为：eV76. 21042.410450/10310626.6199834?JmsmsJhcEg3、答：（1）随着浓度 C 的增加，分子可能发生了聚集，导致分子吸收光子的总面积变小。摩尔消光系数降低，所以ABSC 的关系偏离直线关系。（2）随着

4、浓度 C 的增加，该溶液的摩尔消光系数减小了。因为如果分子没有聚名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 集，ABSC 的关系曲线应该是一条起始坐标原点且与图中低浓度区域（没有分子聚集的浓度区域）的曲线重叠的一条直线，在图中做一条切线，大约在0.08 mol/L 左右开始偏离。4、答：（1）从热力学角度上看，该反应一定可以进行。因为反应物A+B 所处的能量为高于生成物 AB 所处的能量位置，即A+B 的自由能小于生成物AB

5、 的自由能。（2）提高温度有利于该反应。因为由（1）可知该反应为吸热反应，升温会促进反应的进行。（3）两者反应速度差： Aexp（-Ea（1）/RT）AB/Aexp （-Ea（2）/RT）AB=exp（Ea（2）-Ea（1）/RT= exp（0.58-0.32）/0.026=）e10，即 22026.5倍。5、答：当 B 处于激发态时，由电荷转移最近距离条件可知，会从B 的 HOMO轨道转移一个电子，此过程需要的能量为：E1=-3.5eV-(-3.8eV)=0.3 eV，此时发生还原反应，需要吸收热量。而 400 nm波的能量：eVnmeVE1. 340012342800 nm 波的能量：eV

6、E5. 1nm800eV12343而 0.3eV1.5eV3.1eV，所以用 400800 nm 波长范围单色光照射该溶液可以将一个电子 B 的 HOMO 轨道指向轨道 A 的 HOMO。当 A 处于激发态时，由电荷转移最近距离条件可知，此时会从B 的 LUMO 轨道转移一个电子， 此过程需要的能量为： E=-2.2eV-(-1.5eV)=-0.7eV，此时发生氧化反应，放出热量。6、答：（1）负充电光导体。因为当用空穴传输材料构建电荷传输层时，最终运输到光导体表面为空穴（空穴相当于正电荷） ，而为了在光照区域的表面达到电中性，此时表面电荷应为负离子进行中和才满足需求，所以该光导体为负充电光导

7、体。（2）不具有感光度。因为在不充电的条件下，CTL 中没有电荷传输，那么表面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 电荷都不会发生反应，此时光导体将没有感光度。（3）场强：cmVmVVE/1067.2630800d5载流子的迁移速度为3cm/s载流子在电荷传输层的迁移率：11233310124.110cm/1067.2630EvsVcmsV名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -