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文檔簡介
第一章晶體學(xué)基礎(chǔ)§1.1晶體§1.2晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣§1.3點陣的描述§1.414種空間點陣§1.5晶體結(jié)構(gòu)的對稱性§1.6晶面指數(shù)及晶面間距第一章晶體學(xué)基礎(chǔ)§1.7晶向指數(shù)§1.8六方晶系晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的標(biāo)定§1.9倒易點陣§1.10晶體結(jié)構(gòu)符號§1.11準(zhǔn)晶§1.12液晶§1.1晶體物質(zhì)(substance)氣態(tài)(gasstate)液態(tài)(liquidstate)固態(tài)(solidstate)晶體(crystal)非晶體(amorphous)金的AFM照片晶體結(jié)構(gòu)的周期性一、
晶體結(jié)構(gòu)的特征非晶體:內(nèi)部排列雜亂無章,或僅僅是短程有序。固體物質(zhì)按原子(分子、離子)在空間排列是否長程有序晶體非晶體晶體:是原子、離子、分子等微粒在空間按一定規(guī)律周期重復(fù)地排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。其結(jié)構(gòu)特征是規(guī)則排列:在空間上“一定數(shù)量種類的微?!泵扛粢欢ň嚯x重復(fù)出現(xiàn),即所謂晶體的周期性.晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖按周期性規(guī)律重復(fù)排列非
晶
態(tài)
結(jié)
構(gòu)
示
意
圖
晶體的共同性質(zhì)1)晶體能自發(fā)形成多面體外形(晶體的自范性)
F(晶面數(shù))+V(頂點數(shù))=E(晶棱數(shù))+26+8=12+28+6=12+24+4=6+2晶體的理想外形具有特定的對稱性,這是內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱性的反映。滿足歐拉定理2)各向異性石墨石墨晶體在平行于石墨層方向上的導(dǎo)電率比垂直方向上的大一萬倍。3)晶體固定的熔點5)晶體的對稱性6)晶體對X-射線衍射晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然的三維光柵,周期與X光波長相當(dāng),能夠?qū)光產(chǎn)生衍射。4)晶體的均勻性7)晶體的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)上的基本特征:周期性(長程有序)性能上的兩大特點:固定的熔點各向異性
§1.2晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣
1.基元的概念
晶體中所有基本單位的化學(xué)組成相同、排列取向相同、周圍環(huán)境相同的基本單位。
2.晶體的點陣?yán)碚?)點陣(Lattice)將晶體中重復(fù)出現(xiàn)的最小單元作為結(jié)構(gòu)基元,用一個數(shù)學(xué)上的點來代表,稱為點陣點,整個晶體就被抽象成一組點,稱為點陣。由重復(fù)單位抽象出的幾何學(xué)上的點點陣點點陣
由點陣點在空間排布形成的圖形結(jié)構(gòu)基元
點陣點所代表的重復(fù)單位的具體內(nèi)容
1
點陣點必須無窮多;2
每個點陣點必須處于相同的環(huán)境;3
點陣在平移方向的周期必須相同。2)點陣必須具備的三個條件所有點陣點分布在一條直線上。所有點陣點分布在一個平面上。所有點陣點分布在三維空間上。直線點陣平面點陣空間點陣3)點陣lattice點陣structuralmotif結(jié)構(gòu)基元Crystalstructure晶體結(jié)構(gòu)4)晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元晶體結(jié)構(gòu)點陣結(jié)構(gòu)基元+晶體結(jié)構(gòu)
=點陣
+結(jié)構(gòu)基元
§1.3點陣的描述1、點陣的描述:空間點陣具有周期性和重復(fù)性,用矢量描述。2、晶胞代表性的基本單元(最小平行六面體)選取晶胞的原則:Ⅰ)選取的平行六面體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對稱性;Ⅱ)平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多;Ⅲ)當(dāng)平行六面體的棱角存在直角時,直角的數(shù)目應(yīng)最多;Ⅳ)在滿足上條件,晶胞應(yīng)具有最小的體積。(其中u,v,w為整數(shù))簡單晶胞(初級晶胞):只有在平行六面體每個頂角上有一陣點;復(fù)雜晶胞:除在頂角外,在體心、面心或底心上有陣點。點陣點體積●晶體結(jié)構(gòu)原子(離子)的剛球模型原子中心位置晶胞點陣(晶格)模型代表性的基本單元(最小平行六面體)布拉菲點陣晶胞的大小和形狀的表示方法XYZabc1.以某一頂點為坐標(biāo)原點2.三個棱邊為a、
b、
c3.三軸間夾角α、β、γ點陣常數(shù)(晶體參數(shù))
1.4十四種空間點陣晶系 點陣常數(shù)間的關(guān)系和特點
三斜 a≠b≠c,α≠β≠γ≠90°單斜 a≠b≠c,α=β=90°≠γ
或a≠b≠c,α=γ=90°≠β
正交 a≠b≠c,α=β=γ=90°
正方a=b≠c,α=β=γ=90°
立方 a=b=c,α=β=γ=90°
六方 a=b≠c,α=β=90°,γ=120°
菱方 a=b=c,α=β=γ≠90° 參見圖片1、7種晶系布拉菲點陣七個晶系,14個布拉菲點陣1簡單三斜點陣
a≠b≠c
α≠β≠γ
2
簡單單斜點陣
a≠b≠cα=γ=90°≠β
3底心單斜點陣
a≠b≠cα=γ=90°≠β
4簡單正交點陣
a≠b≠c,α=β=γ=90°
5底心正交點陣
a≠b≠c,α=β=γ=90°
6體心正交點陣
a≠b≠c,α=β=γ=90°
7面心正交點陣
a≠b≠c,α=β=γ=90°
8簡單六方點陣
a=b≠c,α=β=90°,γ=120°
9簡單菱方點陣
a=b=c,α=β=γ≠90°
10簡單四方點陣
a=b≠c,α=β=γ=90°
11體心四方點陣
a=b≠c,α=β=γ=90°
12簡單
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