2020学年高中物理 第九章 固体、液体和物态变化 1 固体素材 新人教版选修3-3 2页

第九章　固体、液体和物态变化 ‎ ‎1　固体 教学建议 在教学过程中,教师可以通过图片展示、实物观察和演示实验等各种教学手段,让学生知道晶体和非晶体的区别,了解晶体和非晶体在微观结构上的不同,体会晶体和非晶体在外形、物理性质上的差异与物质结构的关系,了解固体材料在生活、生产等方面的应用。‎ 参考资料 晶体的种类和应用 晶体的性能通常分为固有物性和功能物性。晶体常按功能物性进行分类,主要有以下9种:‎ ‎(1)压电晶体:在外力作用下发生形变时,其表面产生电荷效应的晶体。可制成换能器、拾音器、振子以及传感器。最初采用酒石酸钾钠一类水溶性晶体,现已被性能优良的人工水晶、四硼酸锂(Li2B4O7)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等取代。‎ ‎(2)激光晶体:已获得有激光输出的晶体有数百种以上,但真正成为激光工作物质的主要是红宝石(Al2O3∶Cr,激光波长为0.6943μm)、钇铝石榴石(Y3Al5O12∶Nd,1.065 μm)。对激光晶体的研究主要是向波长可调谐(如BeAlO4∶Cr,Al2O3∶Ti)、高效率和大功率(钇镓石榴石系列)、多功能(LiNbO3∶Mg、Fe等)的方向发展。‎ ‎(3)电光晶体:在外加电场作用下折射率发生变化,从而使通过晶体的一束激光分解为两束偏振方向相互垂直的偏振光,并产生一相位差效应的晶体。适用于激光的调制和偏振。常用的电光晶体有铌酸锂、钽酸锂以及磷酸二氢钾(KDP)类晶体。‎ ‎(4)声光晶体:具有声光效应的晶体。主要有二氧化碲(TeO2)和钼酸铅(PbMoO4)。适用于激光的偏振和调制。‎ ‎(5)非线性光学晶体:组成晶体的原子因外层电子在光作用下偏离其平衡位置而发生极化。常用的有磷酸二氢钾类晶体、铌酸锂、铌酸钾以及偏硼酸钡(BaB2O4)、三硼酸锂(LiB3O5)晶体。‎ ‎(6)光折变晶体:在光的作用下可引起折射率变化的晶体。主要有钛酸钡(BaTiO3)、硅酸铋(Bi12SiO20)、铌酸锂、铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15)等。‎ ‎(7)热释电晶体:在外界温度变化时由其自发极化引起表面电荷效应的晶体。可用于制备热释电探测器。主要有铌酸锂、钽酸锂等。‎ ‎(8)闪烁晶体:具有闪烁效应的晶体。广泛用于测量核辐射能量。20世纪80年代中期,用坩埚下降法生长的大尺寸锗酸铋(Bi4Ge3O12)晶体,取代掺铊的碘化钠(NaI∶Tl)晶体,成为性能最佳的闪烁晶体。其他如氟化钡(BaF2)、氟化铈(CeF3)、氟化铅(PbF2)等正在研制中。‎ ‎(9)磁光晶体:具有较大的纯法拉第效应,对使用波长的吸收系数低,磁化强度和磁导率高。用于制作光隔离器、光非互易元件、磁光存储器及磁光调制器等。‎ 在此,晶体材料按来源又分为天然晶体和人工晶体,后者应用较多。广泛使用的晶体材料主要有人工水晶、磷酸钛氧钾晶体、铌酸锂晶体、锗酸铋晶体、四硼酸锂晶体、磷酸二氢钾晶体、钇铝石榴石、合成云母和氟化钡等。晶体材料广泛用于激光技术、电子技术、生物医学、高能物理及家用电器等方面。 ‎