材料科学导论考试题答案
1、答：
（1）P 往往选择h ν’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态（基态），此时其激发态的能量将以光子h ν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 ν’的形式释放。

h ν’一定小于h ν，即，h ν’光子的波长一定比h ν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 ν’，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：
()()()eV 76.21042.410450/10310626.6199834=⨯=⨯⨯⨯•⨯==---J m s m s J hc
E g λ
3、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ABS~C 的关系偏离直线关系。

（2）随着浓度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
集，ABS~C 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 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 （-E a （1）/RT ）[A][B]/Aexp （-E a （2）/RT ）[A][B]=exp （E a （2）-E a （1））/RT= exp （0.58-0.32）/0.026=）e 10，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：E 1=-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：
eV nm eV E 1.340012342==
800 nm 波的能量：
eV E 5.1nm
800eV 12343==
而0.3eV<1.5eV<3.1eV ，所以用400~800 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
电荷都不会发生反应，此时光导体将没有感光度。

（3）场强：cm V m
V V E /1067.2630800d 5⨯===μ 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 /1067.2630E v ----⨯=⨯⨯==s V cm s
V μ。