材料分析测试方法试题及答案

第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括()与()，有时习惯上称此部分为()。②中间部分，包括()、()和()，统称为()。③短波部分，包括()和()（以及宇宙射线），此部分可称()。答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，射线，射线谱。2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为()跃迁或()跃迁。答案：电子，能级。3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为()跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为()跃迁。答案：辐射，无辐射。4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各()，()及()组成。答案：电子能量，振动能量，转动能量。5、分子振动可分为()振动与()振动两类。答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。6、分子的伸缩振动可分为()和()。答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为()和()。答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。8、干涉指数是对晶面()与晶面()的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。答案：空间方位，间距，空间方位。9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为()和()。答案：220，330。10、倒易矢量r*HKL的基本性质：r*HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r*HKL等于(HKL)之晶面间距dHKL的()。答案：倒数（或1/dHKL）。11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r*220（）于正点阵中的（220）面，长度r*220=（）。答案：垂直，5.181nm-1。12、波长为200nm的紫外光，其波数为（）cm-1；波数为4000cm-1的红外光，其波长为（）m。答案：50000，2.5。三、判断1、不同波长的电磁辐射具有不同的能量，其大小顺序为：射频波＞微波＞红外线＞可见光＞紫外线＞X射线＞射线。2、加速电压越大，电子波的波长越长。3、加速电压较大时，电子波的波长需经相对论校正。√4、干涉指数表示的晶面并不一定是晶体中的真实原子面，即干涉指数表示的晶面上不一定有原子分布。√5、干涉指数为（101）、（202）、（303）、（404）的晶面，它们的晶面指数均为（101）。√6、立方面心格子的干涉指数（200）表示的晶面上都有原子分布。√7、立方原始格子的干涉指数（200）表示的晶面上都有原子分布。8、正点阵与倒易点阵之间互为倒易关系。√9、正点阵中每一组（HKL）晶面对应着一个倒易点，该倒易点在倒易点阵中的坐标（可称阵点指数）即为HKL；反之，一个阵点指数为HKL的倒易点对应正点阵中一组（HKL）晶面，（HKL）晶面的方位与晶面间距由该倒易点相应的倒易矢量r*HKL决定。√四、选择1、属于]111[晶带的晶面是（）。BA、(111)；B、(231)；C、（011）；D、（111）2、晶面间距为d101／3的晶面，其干涉指数为（）。CA、（101）；B、（202）；C、（303）；D、（404）3、下列分析方法中属于发射光谱的是（）。BA、紫外-可见光谱；B、分子荧光光谱；C、核磁共振谱；D、红外光谱4、CO2分子的平动、转动、振动自由度分别为（）。AA、2，3，4；B、3，2，4；C、4，2，3；D、3，4，25、没有自旋角动量的原子核是（）。DA、1H1；B、31P15；C、14N7；D、16O86、自旋量子数I=0的原子核是（）。BA、19F9；B、12C6；C、1H1；D、15N77、下面4种核，能够用于核磁共振实验的为（）。AA、19F9；B、12C6；C、16O8；D、32S16五、简答题及思考题1、分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？2、已知某点阵a=3Å，b=2Å，=60，c∥a×b，试用图解法求r*110与r*210。3、下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的晶面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。（提示：该题涉及到计算。对立方晶系而言，222)(LKHadHKL，只须计算干涉指数平方和m，m越大，d越小）第二章电磁辐射与材料的相互作用一、名词、术语、概念辐射的吸收、吸收光谱、辐射的发射、发射光谱、辐射的散射、散射基元、瑞利散射、拉曼散射、X射线相干散射、X射线非相干散射、光电子能谱、分子光谱、紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱、吸收限二、填空1、电磁辐射与物质（材料）相互作用，产生辐射的（）、（）、（）等，是光谱分析方法的主要技术基础。答案：吸收，发射，散射。2、按辐射与物质相互作用性质，光谱可分为（）、（）与（）。答案：吸收光谱，发射光谱，散射光谱。3、吸收光谱与发射光谱按发生作用的物质微粒不同可分为（）和（）等。答案：原子光谱，分子光谱。4、光谱按强度对波长的分布(曲线)特点(或按胶片记录的光谱表现形态)可分为（）、（）和（）3类。答案：线状光谱，带状光谱，连续光谱。5、分子散射包括（）与（）两种。答案：瑞利散射（弹性散射），拉曼散射（非弹性散射）。6、晶体中的电子散射包括（）与（）两种。答案：相干散射（经典散射、汤姆逊散射、弹性散射），非相干散射（康普顿散射、康普顿-吴有训散射、量子散射、非弹性散射）7、拉曼散射线与入射线波长稍有不同，波长短于入射线者称为（），反之则称为（）。答案：反斯托克斯线，斯托克斯线8、基于自由(气态)原子外层电子跃迁产生的光谱，主要有（）、（）和（），通常所称原子光谱即指此3类光谱。答案：原子吸收光谱，原子发射光谱，原子荧光光谱。9、只有发生偶极矩变化的分子振动，才能引起可观测到的红外吸收光谱带，称这种分子振动为（），反之则称为（）。答案：红外活性的，非红外活性的10、光电子发射过程由3步组成：()、()和()。答案：光电子的产生，输运，逸出。11、光电子能谱按激发能源分为()和()。答案：X射线光电子能谱（XPS），紫外光电子能谱（UPS）。12、X射线激发固体中原子内层电子使原子电离，原子在发射光电子的同时内层出现空位，此时原子(实际是离子)处于激发态，将发生较外层电子向空位跃迁以降低原子能量的过程，此过程可称为退激发或去激发过程。退激发过程有两种互相竞争的方式，即发射（）或发射（）。答案：特征X射线（或荧光X射线），俄歇电子。13、俄歇电子符号XYZ（如KL2L3）顺序表示()、()和()。答案：俄歇过程初态空位所在能级，向空位作无辐射跃迁电子原在能级，所发射电子原在能级的能级符号。三、判断1、原子发射光谱是带状光谱。2、原子吸收光谱是线状光谱。√3、原子荧光光谱是线状光谱。√4、紫外可见吸收光谱是带状光谱。√5、电子光谱是线状光谱。6、振动光谱是线状光谱。7、转动光谱是线状光谱。√8、散射基元是实物粒子，可能是分子、原子中的电子、原子核等，取决于物质结构及入射线波长大小等因素。√9、特征X射线的位置（波长）只与靶材的原子序数Z有关，而与加速电压V和电流I无关，与Z的关系由莫塞菜(Mose1ey)定律表述。√10、根据特征X射线的产生机理，KK，K1K2。√11、俄歇电子的动能只与样品元素组成及所处的化学状态有关，不随入射光子（或其他粒子）的能量而改变，故入射束不需单色。√俄歇电子的动能与激发源的能量无关。12、X射线光电子的动能只与样品元素组成有关，不随入射光子的能量而改变，故入射束不需单色。四、选择1、原子吸收光谱是（）。AA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱2、原子发射光谱是（）。AA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱3、原子荧光谱是（）。AA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱4、X射线荧光光谱是（）。AA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱5、电子光谱是（）。BA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱6、紫外可见吸收光谱是（）。BA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱7、振动光谱是（）。BA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱8、转动光谱是是（）。AA、线状光谱B、带状光谱C、连续光谱9、拉曼光谱是（）。CA、吸收光谱B、发射光谱C、联合散射光谱D、原子荧光光谱10、核磁共振谱涉及（）之间的跃迁。DA、原子核基态能级和激发态能级B、原子内层电子能级C、电子自旋能级D、原子核自旋能级11、穆斯堡尔谱涉及（）之间的跃迁。AA、原子核基态能级和激发态能级B、原子内层电子能级C、原子外层电子D、原子核自旋能级12、电子自旋共振谱涉及（）之间的跃迁。CA、原子核基态能级和激发态能级B、原子内层电子能级C、物质中未成对电子的自旋能级D、原子核自旋能级13、拉曼光谱中的拉曼位移与（）跃迁有关。BA、电子能级B、振动能级（和/或转动能级）C、原子核基态能级和激发态能级D、原子核自旋能级14、X射线荧光光谱涉及（）之间的跃迁。DA、分子外层电子能级B、振动能级（和/或转动能级）C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级15、原子发射光谱涉及（）之间的跃迁。BA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级16、原子发射光谱涉及（）之间的跃迁。BA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级17、原子吸收光谱涉及（）之间的跃迁。BA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级18、原子荧光光谱涉及（）之间的跃迁。BA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级19、分子荧光（磷光）光谱涉及（）之间的跃迁。AA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、原子核基态能级和激发态能级D、原子内层电子能级20、紫外可见吸收光谱涉及（）之间的跃迁。AA、分子外层电子能级B、自由（气态）原子外层电子能级C、电子自旋能级D、原子内层电子能级五、简答题及思考题1、辨析下列概念：（1）线光谱、带光谱与连续光谱；（2）吸收光谱、发射光谱与散射光谱；（3）X射线荧光、原子荧光与分子荧光；（4）瑞利散射、拉曼散射、汤姆逊散射与康普顿散射；（5）X射线光电子能谱与X射线荧光光谱；（6）核磁共振与顺磁共振。2、下列各光子能量（eV）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。3、下列哪种跃迁不能产生?31S0—31P1、31S0—31D2、33P2—33D3、43S1—43P1。4、解释名词：辐射跃迁与非辐射跃迁，选择跃迁与禁阻跃迁，共振线与灵敏线，激发电位与电离电位。5、分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？6、用能级示意图比较X射线光电子、特征X射线与俄歇电子的概念。7、解释名词：K射线与K射线、短波限与吸收限、线吸收系数与质量吸收系数。8、分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点?9、为什么说紫外可见吸收光谱（电子光谱）是带状光谱？为什么说振动光谱也是带状光谱？10、简述X射线与固体物质相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。六、计算题1、以MgK（=9.89Å）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV）测得某元素（固体样品）X射线光电子动能为981.5eV，求此元素的电子结合能（eV）。已知普朗克常数h=6.6