實驗指導(dǎo)書封面

1、資料學(xué)基礎(chǔ)實驗實驗指導(dǎo)書葉原豐編著金陵科技學(xué)院資料工程學(xué)院監(jiān)制二零一一年九月序言資料科學(xué)基礎(chǔ)以資料科學(xué)和工程專業(yè)本科生為對象的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它以物理學(xué)、物理化學(xué)、化學(xué)等為基礎(chǔ)，波及資料晶體結(jié)構(gòu)、資料熱力學(xué)、資料動力學(xué)、資料性能等系統(tǒng)的資料科學(xué)知識。實驗課程內(nèi)容分為三部分：1)資料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，包含原子態(tài)到聚合態(tài)，從理想的圓滿結(jié)構(gòu)到存在各樣缺點的不圓滿晶體結(jié)構(gòu)，原子和分子在固體中的運動，以及資料在受力變形時組織結(jié)構(gòu)的變化和恢復(fù)過程；2)資料合成；3)學(xué)慣用理論模擬方法研究資料的性質(zhì)。學(xué)生經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，能夠全面認(rèn)識資料的結(jié)構(gòu)和性能、資料制造過程中的熱力學(xué)過程和動力學(xué)過程，為此后學(xué)習(xí)各樣資

2、料及其制備打下基礎(chǔ)。目錄實驗一晶體定向及晶面符號1實驗二偏光顯微鏡的使用4實驗三利用Gaussview進行化學(xué)建模7實驗四溶膠的制備14各晶系晶體的定向晶軸的安軸單位置實驗一晶體定向及晶面符號實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗種類：考證實驗要求：必修一、實驗?zāi)康?、明確各晶體定向的原則及定向的意義；2依據(jù)晶體定向原則和整數(shù)定律，確立晶體上個晶面的空間地點關(guān)系；3確立個晶面指數(shù)及其規(guī)律。二、實驗內(nèi)容1晶體定向即選定坐標(biāo)軸及單位面，并確立軸單位比值（軸率），其方法以下：1）找出晶體中所有對稱因素，區(qū)分晶族、晶系和對稱型；2）依據(jù)晶體所屬晶系和對稱型，依各晶系晶體的定向原則確立坐標(biāo)軸（見表1）。表1晶晶體的選擇系

3、三以任何三個不在同一平面內(nèi)的Z：上下直斜可能晶棱之方向作為Z、Y及X立軸。一般以最發(fā)育的晶棱之方作Y：左右，為Z軸，其次為Y軸及X軸，并向右傾使三者盡可能湊近互相垂直。X：前后，向前傾單L2或P之法線為Y軸，兩個垂直Y：左右水斜Y軸的平可能晶棱之方向為Z及X軸,一般Z：上下直選擇較立發(fā)育之晶棱且使二者盡可能接X：前后，軸角需要計算的晶體常數(shù)abc,90abc=90a：b：c90近于垂直。向前傾斜三個互相垂直的L2作為、：上下直abc=：cXYZab方Z軸，在L2P對稱型中則以L2為立Z軸，兩個P之法線為X及Y軸。X：左右水平Y(jié)：前后水平四以主軸，獨一的高次軸作為Z軸，：上下直abc=90a：c

4、Z方兩個互相垂直的L2為X軸及Y立軸，如無L2時則選擇相當(dāng)于它：左右水X們的方向P之法線或晶平棱方向為X軸及Y軸。：前后水Y平三以主軸獨一的高次軸作為Z：上下直a=bc=90a：cZ方軸，三個夾角為60的L2為X、Y、立=120和U軸（總合四個軸）如無L2時，Y：左右水六則選擇相當(dāng)它們的方向平X和U：方P之法線或晶棱的方向為X、水平，針Y和U軸對著前方，向或右偏斜各30等44時則為：上下a=b=cZ=90軸L2或為L4）作為X、Y、Z軸，在Y：左右任何一個軸均可取作為X：前后X軸或Y軸或Z軸。2確立晶面符號由整數(shù)定律知道：A/a：B/b：C/c=p：q：r，所以對單位面而言，其軸單位之比為a：

5、b：c，表軸系數(shù)之比為n：n：n=1:1:1。平常采納標(biāo)軸系數(shù)的倒數(shù)比值置于小括號（）內(nèi)作為晶面的符號，這類符號有稱為米氏符號。單位晶面的米氏符號即為（111）。晶體上隨意一個晶面的晶面符號課用以下方法求的：第一把晶面延伸與坐標(biāo)軸訂交，并以軸單位為胸懷單位，算得其標(biāo)軸系數(shù)，再取倒數(shù)比：1/p：1/q：1/r=h：k：l把h：k：l化為最簡單的互質(zhì)系數(shù)置于小括號（）中，即為該晶面的米氏符號。思慮題1晶體定向的原則是什么坐標(biāo)軸與對稱因素間的關(guān)系2晶體符號怎樣確立其在幾何結(jié)晶學(xué)中有何作用實驗二偏光顯微鏡使用實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗種類：考證實驗要求：必修一、目的要求1認(rèn)識偏光顯微鏡的結(jié)構(gòu)及使用方法。二、

6、基本源理偏光顯微鏡引（Polarizingmicroscope）是用于研究所謂透明與不透明各向異性資料的一種顯微鏡。凡擁有雙折射的物質(zhì)，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，自然這些物質(zhì)也可用染色法來進行察看，但有些則不可以能，而必然利用偏光顯微鏡。反射偏光顯微鏡是利用光的偏振特色對擁有雙折射性物質(zhì)進行研究判斷的必備儀器,可供廣大用戶做單偏光察看，正交偏光察看，錐光察看。偏光顯微鏡的結(jié)構(gòu)以以下列圖三、實驗內(nèi)容1.使用前的檢查(1)確立起偏振鏡或檢偏振鏡振動方向：將檢偏振鏡自鏡中推出、只留一個起偏振鏡察看工作臺上黑云母切片、轉(zhuǎn)動工作臺，當(dāng)黑云母解理與起偏振鏡的振動方向平行時對黑云母汲取性最強，此時表現(xiàn)深

7、棕色，當(dāng)解理與起偏振鏡的振動方向垂直時，黑云母汲取性略微，此時晶體表現(xiàn)淡黃色，據(jù)此就能確定起偏振鏡的振動方向。另一法是將起偏振鏡自顯微鏡上取下，經(jīng)過起偏振鏡以較大傾斜角察看任一光明的反射表面，轉(zhuǎn)動起偏振鏡至一最暗地址，即可確定起偏振鏡振動方向與水平方向(左右不限)垂直、因光明表面反射來的部分偏振光振動方向素來是察看者的左右方向。本儀器上的起偏振鏡振動方向為察看者的左右方向。(2)起偏振鏡與檢偏振鏡正交：將檢偏振鏡推入(為察看清楚，應(yīng)取下目鏡、物鏡及扒開聚光鏡前片)，轉(zhuǎn)動起偏振鏡，察看到最暗地址，即系正交地點，此時起偏振鏡刻線應(yīng)瞄準(zhǔn)00(1800)。(3)目鏡分劃板十字線與起偏振鏡、檢偏振鏡振動

8、方向平行，檢查方法同.在單偏光下察看黑云母切片，當(dāng)黑云母解理與起偏抵鏡的振動方向平行時，顏色最深，呈深棕色，此目鏡分劃板十字線之一應(yīng)與黑云母解理方向平行。2.物鏡中心調(diào)理方法以下(1)察看旋轉(zhuǎn)工作臺上的切片，在切片中找一小黑點，使位于目鏡十字線中心。(2)轉(zhuǎn)動工作臺，若物鏡光軸與工作臺中心不一致，黑點即走開十字線中心繞一個圓轉(zhuǎn)動。圓的中心S即為工作臺的中心。(3)將小黑點轉(zhuǎn)至O1（此時距十字線中心最遠）借物鏡座上兩個調(diào)理螺絲調(diào)理S與0重合，使得小黑點自01移回001距離一半。(4)這樣循環(huán)進行上述三步驟可使物鏡光軸與旋轉(zhuǎn)工作臺中心重合。3.用低倍物鏡時，應(yīng)將拉索透鏡移出光路，同時用平面反射鏡引

9、入光線。用高倍物鏡及察看錐光圖時，必然將拉索透鏡引入光路，為增添視域亮度，可用凹面反射鏡引入光芒。聚光鏡之間的可變光欄可調(diào)理進光量的大小。4.勃氏鏡在一般狀況下是不用的，只當(dāng)在高倍物鏡下看錐光圖時才將勃氏鏡加進光路，此時勃氏鏡連同目鏡組成一個放大鏡以察看物鏡后焦面上的錐光束干預(yù)圖，須注意在照明光源上加毛玻片或在引入光芒的方向上應(yīng)無阻攔物，免得使燈絲象或窗戶框子、樹、天空云彩等成象惹起攪亂。在察看微小礦物時，應(yīng)在光路中加入小孔光欄。5.當(dāng)用人工照明光源時，須將反射鏡拔下，換插上燈室，并在起偏振鏡下加藍色濾色片。調(diào)理燈室上的兩個螺釘，以使視場照片平均。6.當(dāng)使用高倍物鏡察看時，一般都先用低倍物鏡來

10、找尋目標(biāo)，這時應(yīng)先調(diào)理低倍物鏡光軸與旋轉(zhuǎn)工作臺中心重合，并使欲察看的目標(biāo)移向視場中心，此后改換上高倍物鏡，調(diào)動時，將鏡筒高升使物鏡走開切片，這樣可防范因物鏡遇到切片而使切片走動。同時應(yīng)注意不使物鏡調(diào)理螺絲走動。7.在使用過程中必然注意：要先旋轉(zhuǎn)微著手輪，使微動處于中間地點，再轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，將鏡筒降落使物鏡湊近切片(從側(cè)面察看)；此后在察看切片的同時再慢慢上漲鏡筒至看清物體的象為止，這樣可防范物鏡與切片互相碰撞而壓壞切片和破壞鏡頭。8.如需進行顯微拍照，應(yīng)加接上所用的顯微拍照系統(tǒng)，各樣拍照系統(tǒng)的使用和聯(lián)接刀法可能有所不一樣樣。9.儀器使用完成，須轉(zhuǎn)動粗著手輪將物鏡提起，封閉燈源。四、思慮題偏光顯

11、微鏡的應(yīng)用有哪些實驗三利用Gaussview進行化學(xué)建模實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗種類：綜合實驗要求：必修一實驗?zāi)康乃械牧炕绦颍ò咚梗┒际菍⑺斎氲姆肿愚D(zhuǎn)變?yōu)檠Χㄖ@方程，此后求解方程獲得所需要的有關(guān)分子的性質(zhì)。所以我們必然要將所研究的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚沟妮斎胛募拍苷{(diào)入到高斯中進行計算。輸入分子結(jié)構(gòu)的合理性將直接決定著據(jù)此獲得的薛定諤方程的合理性，也就影響著所獲得的解的正確性，所以創(chuàng)立一個合理的輸入文件是量化計算的一個重要環(huán)節(jié)。二實驗內(nèi)容：輸入文件的創(chuàng)立大概可分為三類：直接用坐標(biāo)輸入；利用晶體文件產(chǎn)生輸入文件；利用畫圖軟件畫出分子結(jié)構(gòu)此后變換為輸入文件。本實驗主假如學(xué)會利用Gaussview軟

12、件畫出分子結(jié)構(gòu)此后變換為輸入文件。三實驗方法：建立一個間氟苯乙烷分子并從GVIEW里遞交計算(1)雙擊GVIEW圖標(biāo)，翻開GVIEW，以下列圖就是GIVE翻開后的窗口(2)雙擊窗口中的圖標(biāo)，獲得以下窗口里面有常用的環(huán)狀官能團。選中苯環(huán)（單擊即可選中）(3).在目前工作窗口（翻開GIVEW時程序自動翻開一個工作窗口，以以下列圖）也可經(jīng)過File-new路徑新建一個工作窗口在這個窗口中點鼠標(biāo)左鍵窗口中就會出現(xiàn)苯分子，見以下列圖將鼠標(biāo)放在分子上，按左鍵左右或前后挪動，能夠調(diào)理分子的角度將鼠標(biāo)放在分子上，前后挪動，能夠?qū)⒎肿臃糯蠡驕p小Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合能夠在窗口內(nèi)平移分子當(dāng)工作窗口內(nèi)有多

13、個分子時【在建立大的分子時，這類狀況很簡單出現(xiàn)】這時可用以下命令能夠用Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合挪動想要挪動的分子，以調(diào)理各個分子間的距離能夠用Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合調(diào)理此中一個分子的角度，以調(diào)理各個分子間的角度。Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵這個組合常和將鼠標(biāo)左鍵放在分子上，左右或前后挪動，能夠調(diào)理分子的角度這個功能連用。(4)雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)。出現(xiàn)以下窗口點擊氟的元素符號“F”，就選中氟原子。(5).回到工作窗口在苯環(huán)上的任一個H上單擊左鍵，將H置換成F。但要注意此時僅是元素符號發(fā)生了改變，C-F間的距離還是C-H鍵的距離。需要用鍵長工具進行調(diào)整。單擊GVIEW界面上圖

14、標(biāo)。此后再點擊工作窗口中的C原子和F原子，看到被選中的兩個原子于四周的原子再亮度上有差別此時會出現(xiàn)下邊的窗口依據(jù)C-F鍵的長度在和之間的方框內(nèi)進行C-F鍵的調(diào)整。完成后點擊OK即可。(6)雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)，出現(xiàn)以下窗口這是GVIEW里內(nèi)置的鏈烴庫，選中乙烷(7).在工作窗口內(nèi)空處點左鍵，用我們前面講過的命令調(diào)理苯和乙烷間的距離和角度：將鼠標(biāo)放在分子上，按左鍵左右或前后挪動，能夠調(diào)理分子的角度；將鼠標(biāo)放在分子上，前后挪動，能夠?qū)⒎肿臃糯蠡驕p小。Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合能夠在窗口內(nèi)平移分子當(dāng)工作窗口內(nèi)有多個分子時【在建立大的分子時，這類狀況很簡單出現(xiàn)】這時可用以下命令：能夠用Sh

15、ift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合挪動想要挪動的分子，以調(diào)理各個分子間的距離。能夠用Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合調(diào)理此中一個分子的角度，以調(diào)理各個分子間的角度。Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵這個組合常和(將鼠標(biāo)左鍵放在分子上，左右或前后挪動，能夠調(diào)理分子的角度)這個功能連用。詳細的利處需要自己去試。（8）單擊GVIEW界面上圖標(biāo)。此后點擊與乙烷正對的苯上的C原子和H原子選擇“None”，乙烷上的C-H鍵作近似辦理此后單擊GVIEW上的圖標(biāo)，點選工作窗口中的兩個氫原子，馬上它們刪去再單擊GVIEW界面上圖標(biāo)，依據(jù)實質(zhì)鍵長將兩個C原子聯(lián)起來。至此分子建立已完成。9）GVIEW儲蓄個人常用分子的功能。GVI

16、EW中只有常用的一些環(huán)狀分子和鏈狀分子，遠不可以夠知足研究特定系統(tǒng)的特別需要。可是GVIEW有一個功能能夠填補這個缺憾：能夠把常用的分子或官能團存在制定的文件夾內(nèi)。在需要時能夠直接調(diào)用。雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)，在下邊的對話框中鍵入有關(guān)項目，保留即可（10）查察分子的對稱性從Edit-Pointgroup路徑能夠查察所建立分子的點群。點擊Pointgroup后，出現(xiàn)以下窗口：為C1點群，其下拉菜單中的為可能的點群（改變Tolerance,也可幫助我們判斷所建立系統(tǒng)可能有的點群）（11）查察分子坐標(biāo)。單擊GVIEW界面上的圖標(biāo)。出現(xiàn)下邊窗口Z表示時內(nèi)坐標(biāo)，C表示直角坐標(biāo)。能夠在里面對坐標(biāo)做適合

17、的調(diào)整12）向GAUSS遞交計算。點GVIEW界面上Calculation中的Gaussian會出來一個遞交計算的對話框。從所給的對話框中能夠選擇工作種類JobType（如優(yōu)化，能量或頻次等）;計算方法Method（如半經(jīng)驗方法，HF方法，DFT方法，MP方法等，還能夠夠選定基組）;Title(對所要做的計算給一個說明，以備此后的查察)Link0（給檢查點文件命名，還能夠夠在此用RWF命令設(shè)置暫時數(shù)據(jù)互換文件的大?。?；General,Guess,（這兩個選項主假如給出系統(tǒng)中各原子的連結(jié)關(guān)系及怎樣給出初始猜想）；NBO（可在此設(shè)定NBO計算）,PBC（可在此設(shè)定晶體的有關(guān)計算）,Solvatio

18、n（可在此設(shè)定溶液中的計算，除了選擇溶劑外，還要選擇模擬溶劑的理論模型）選擇完成后，點Submit即可遞交計算。有時因為安裝的原由GVIEW沒法與GAUSS建立關(guān)系，就不可以夠直接從GVIEW里遞交計算。這時能夠在GVIEW里保留用于GAUSS計算的輸入文件(.gjf)，此后從GAUSS里調(diào)出文件進行計算。實驗報告要求：1遞交一個100個原子的石墨烯模型，界限用氫原子飽和；2供給該模型機構(gòu)優(yōu)化的輸入文件（方法和基組不限）；3輸入文件要能夠用Gauss03程序進行運算實驗四溶膠的制備實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗種類：考證實驗要求：必修一、實驗?zāi)康?.認(rèn)識溶膠的性質(zhì)特色、制備方法及原理2認(rèn)識影響溶膠堅固性的主要因素二、實驗原理、方法和手段1.原理溶膠系指極細的固體顆粒分別在液體介質(zhì)中的分別系統(tǒng)，其顆粒大小約在1nm至1m之間，若顆粒再大則稱之為懸乳液。要制備出比較堅固的溶膠或懸乳液一般