(06) 第六章 晶体的点阵结构与x射线衍射法

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1、第六章晶体的点阵结构与X射线衍射法Chapter6.CrystalLatticesandX-rayCrystallography第六章目录6.1晶体的性质与结构特征6.2现代科学技术中的晶体材料6.3晶体结构的周期性和点阵6.3.1结构基元与点阵6.3.2点阵单位(格子)Contents6.3.3晶体结构的代数表示——平移群6.3.4晶胞6.4晶体结构的对称性6.4.1晶体对称性的两个定理6.4.2晶体的宏观对称元素6.4.3晶体的微观对称元素6.4.4七大晶系6.4.5空间点阵型式：14种布拉维格子6.4.632个晶体学点群Contents6.4.7空间群6.5点阵

2、点、直线点阵、平面点阵的指标6.6X射线衍射法6.6.1X射线的产生及晶体对X射线的衍射6.6.2衍射方向与晶胞参数6.6.3衍射强度与晶胞中原子的分布6.6.4多晶粉末衍射Contents关键词超连接晶体的性质二维周期性结构晶胞参数旋转轴均匀性平面点阵素晶胞镜面异向性三维周期性结构复晶胞对称中心自范性空间点阵分数坐标反轴对称性石墨层NaCl型晶体微观对称元素确定的熔点Mg金属晶体CsCl型晶体螺旋轴X光衍射效应素向量立方ZnS型晶体滑移面激光晶体复向量六方ZnS型晶体七大晶系结构基元正当平面格子金刚石型晶体空间点阵型式点阵正当空间格子CaF2型晶体14种布拉维格子一

3、维周期性结构平移群轴次定理立方简单（cP）直线点阵晶胞宏观对称元素立方体心（cI）关键词超连接立方面心(cF)三斜简单(aP)Laue方程四方简单(tP)32个晶体学点群衍射指标四方体心(tI)国际符号衍射圆锥六方简单(hP)极射赤面投影图衍射方向六方R心(hR)立体仪投影法等程面三方晶系的六方简单格子(hP)晶体学点群与物理性质Bragg方程正交简单(oP)空间群衍射级数正交体心(oI)点阵点指标结构因子正交C心(oC)直线点阵指标多晶粉末衍射正交面心(oF)晶面指标照相法单斜简单(mP)晶面间距衍射仪法单斜C心(mC)X射线与晶体的作用6.1晶体的性质与结构特征人

4、类对晶体的最初认识也许是从采集石器时发现外形规则或光彩夺目的天然矿物开始的.世界各地的考古发掘表明，人类使用玉类宝石至少已有七千年的历史.我国西汉时期刘胜夫妇墓葬中的两套金缕玉衣就用了4600多玉片.唐宋诗词中更是屡屡出现“云母屏风烛影深”之类的佳句.地球上的晶态物质比比皆是，矿物中有98%是晶体.动物的骨骼、毛发中也有结晶组织.脱离了营养介质的病毒会形成结晶.漫天飞舞的雪花也是晶体……洞仙歌水晶帘不下，泗洲中秋作云母屏开，宋·晁补之冷浸佳人淡脂粉.青烟幂处，待都将许多明，碧海飞金镜.付与金尊，永夜闲阶卧桂影.投晓共流霞倾尽.露凉时更携取零乱多少寒螀，胡床上南楼，神京

5、远，看玉做人间，惟有蓝桥路近.素秋千顷.天上飘落的.我国西汉时代的《韩诗外传》中就写道“雪花六出”.1611年德国天文学家开普勒在一晶本结晶学论著《圣诞节礼物——六方形雪》中提出为什么天上不飘落五角和七角的雪花.这体一貌似简单的问题过了200年才由法国结晶学家布拉维解决.v晶体内部各部分的宏观性质相同,称为晶体性质的均匀性.非晶体也有均匀性,尽管起因与晶体不同.v晶体特有的性质是异向性、自范性、对称性、确定的熔点、X光衍射效应:晶体云的母异片向性产地:甘肃省肃北县玻蜡滴璃片云母薄片上的热导率有异向性蓝晶石两个方向上的硬度差异显著,有“二硬石”之称;古代的宝石工匠早就知

6、道钻石的八面体面（111）特别难以抛光……1669年巴尔托林发现了光束通过冰洲石的双折射现象:v石墨在平行于层的方向上电导率高且为半金属性导电;垂直于层的方向上电导率低且为半导体性导电.图中红、蓝球均为C原子晶体在理想生长环境中能自发地形成规则的晶凸多面体外形，满足欧拉定理：体F（晶面数）+V（顶点数）=E（晶棱数）+2的自范性晶体的理想外形具有特定的对称性,这是内部晶体结构对称性的反映.的对称性晶体有确定的熔点晶体的周期性结构使它成为天然的三维光晶栅，周期与X光波长相当,能够对X光产生衍射:体的X射线衍射效应晶态结构示意图按周期性规律重复排列非晶态结构示意图6.2现

7、代科技中的晶体材料材料科学是人类文明大厦的基石，在现代技术中,晶体材料更占有举足轻重的地位.人类对固态物质的理解在很大程度上以单晶材料为基础，所以晶体在物质结构研究中也具有特殊重要性.半导体的后起之秀——砷化镓现代科技中的晶作为半导体材料，GaAs的综合性能优于Si,开关速体度仅为10-12s(而Si为10-9s),用GaAs芯片制造计算机将使运算速度提高千倍.GaAs是超级计算机、光信号处理和卫星直接广播接收的理想材料。现现代代利用方解石的双折射现象可以制成偏光棱镜；利科科用氯化钠、溴化钾等碱卤晶体的透红外性能可以制技技作各种红外分光光度计的窗口.