第一章 晶體結(jié)構(gòu)

第一章晶體結(jié)構(gòu)(crystalstructure)本章內(nèi)容：1、晶體的共性(crystalcharacters)2、晶格及其平移對(duì)稱性（latticeandtranslationsymmetry）3、晶列和晶面（crystalarrayandplane）4、晶體的宏觀對(duì)稱性（crystalsymmetry）

本章首先回顧晶體的共性；然后，從晶格的周期性出發(fā)，闡述晶體中原子排列的幾何規(guī)則性。第一章要求掌握晶體的特征。晶格周期性的描述方法：基元、布拉菲格子、原胞、基矢的概念。簡(jiǎn)單格子與復(fù)式格子，原胞、晶胞的概念與選取。常見晶格結(jié)構(gòu)及其代表晶體。掌握晶列與晶面，晶向指數(shù)與晶面指數(shù)（密勒指數(shù)）的含義與確定方法。熟悉晶體的對(duì)稱操作、對(duì)稱素的概念，晶體點(diǎn)群的基本知識(shí)。七大晶系與十四種布拉菲格子。§1.1晶體的共性(crystalcharacters)一、長(zhǎng)程有序（long-rangeorder）二、自限性和晶面角守恒定律（selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle）三、各向異性（anisotropy）aeolotropiccrystal四、固定熔點(diǎn)（immobilitymeltpoint）本節(jié)思路:給出晶體的定義，在此基礎(chǔ)上介紹晶體的一些共性。Fluorite螢石,氟石CaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2Dolomite白云石Prehnite葡萄石Calcite方解石Quartz石英Quartz石英Quartz石英Gypsum石膏Gypsum石膏Gypsum石膏Lepidolite鋰云母

人們最早認(rèn)識(shí)晶體是從觀察外部形態(tài)開始的。把具有天然的而不是經(jīng)人工加工的規(guī)律的幾何外形固體稱為晶體。有些物質(zhì)，雖然不具有明顯的規(guī)則多面體外形，卻具有晶體性質(zhì)，也就是說，這種規(guī)則的多面體并不能反映晶體的實(shí)質(zhì)，它只是晶體內(nèi)部某種本質(zhì)因素的規(guī)律性在外表上的一種反映?！?.1

晶體的共性(crystalcharacters)1912年勞厄（德國(guó)物理學(xué)家）第一次成功獲得晶體對(duì)X射線的衍射線的圖案，使研究深入到晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)了晶體，證實(shí)了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間是按一定方式有規(guī)律地周期性排列的。

一種晶體的物理性質(zhì)與組成晶體的元素有關(guān)，不同原子構(gòu)成的晶體，其性質(zhì)有很大的差別?！?.1

晶體的共性(crystalcharacters)同種原子構(gòu)成的晶體，如果結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)會(huì)有很大的不同。

不同的晶體除了具有各自的特性外，還具有一些共同的性質(zhì)。

定義內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體為晶體。

Asolidissaidtobeacrystalifatomsarearrangedinsuchawaythattheirpositionareexactlyperiodic.一、長(zhǎng)程有序（long-rangeorder）長(zhǎng)程有序——晶體中的原子都是按一定規(guī)則排列的，這種至少在微米量級(jí)范圍的有序排列，稱為晶體的長(zhǎng)程有序。

§1.1

晶體的共性(crystalcharacters)

晶體可以分為單晶體和多晶體，多晶體是由許多單晶體構(gòu)成的。單晶體，在整體范圍內(nèi)原子排列都是規(guī)則的。多晶體，在各晶粒范圍內(nèi)，原子排列是有序的。單晶體的一些概念：在晶體中有一些晶面的交線（晶棱）互相平行，這些晶面稱為一個(gè)晶帶(crystalband)。相互平行的晶棱的共同方向稱為帶軸(bandaxis)。如石英晶體中m面構(gòu)成一個(gè)晶帶，這個(gè)晶帶的帶軸是石英的一個(gè)晶軸。通常所說的晶軸是重要的帶軸。思考題：左圖是一晶體的外形，試找出晶帶有哪些？OO’軸是那個(gè)晶帶的帶軸？晶體的外形二、自限性和晶面角守恒定律

(selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle)自限性——晶體具有自發(fā)地形成封閉幾何多面體的特性，稱為晶體的自限性。由于生長(zhǎng)條件的不同，同一種晶體的外形會(huì)有差異?！?.1

晶體的共性(crystalcharacters)氯化鈉晶體的若干外形

晶面角守恒定律——盡管同一種晶體的外形可能不同，但相應(yīng)的兩晶面之間的夾角總是不變的，這一規(guī)律稱為晶面角守恒定律。

因?yàn)橥黄贩N的晶體，盡管外界條件使外形不同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，這共同性就表現(xiàn)為晶面間夾角的守恒。

比如，石英晶體的mm兩面的夾角為6000′，mR兩面的夾角為38013′，

mr兩面的夾角為38013′。理想石英晶體的外形一種人造石英晶體的外形三、各向異性(anisotropy

)

晶體對(duì)光、電、磁、熱以及抵抗機(jī)械和化學(xué)作用在各個(gè)方向上是不一樣的（等軸系晶體除外），這稱為晶體的各向異性。

晶體各向異性的表現(xiàn)有以下幾個(gè)方面：

（1）平行石英晶體的晶軸入射的單色光，不產(chǎn)生雙折射；而沿其它方向入射的單色光，會(huì)產(chǎn)生雙折射。（2）晶體具有沿某些確定方位的晶面發(fā)生劈裂的現(xiàn)象，晶體的這一解理性也是各向異性的表現(xiàn)。（3）外形上也可反映晶體的各向異性。不同方位晶面的形狀、大小不同?！?.1

晶體的共性(crystalcharacters)四、固定熔點(diǎn)（immobilitymeltpoint）

晶體有固定的熔點(diǎn)。如圖所示為晶體加熱曲線所示，晶體在熔化時(shí)必須吸收一定的熱能才能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)(同樣在凝固時(shí)放出同樣大小的熱能)，開始時(shí)，隨著時(shí)間增加，晶體的溫度升高；溫度到達(dá)T0時(shí)，晶體開始熔解，溫度停止上升；直到晶體完全熔解，溫度才開始繼續(xù)升高。晶體的加熱曲線§1.1晶體的共性(crystalcharacters)一、長(zhǎng)程有序（long-rangeorder）二、自限性和晶面角守恒定律（selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle）三、各向異性（anisotropy）四、固定熔點(diǎn)（immobilitymeltpoint）本節(jié)思路:給出晶體的定義，在此基礎(chǔ)上介紹晶體的一些共性。思考題：判斷同種晶體的依據(jù)是什么？SummaryAsolidissaidtobeacrystalifatomsarearrangedinsuchawaythattheirpositionareexactlyperiodic.

長(zhǎng)程有序——晶體中的原子都是按一定規(guī)則排列的，這種至少在微米量級(jí)范圍的有序排列，稱為晶體的長(zhǎng)程有序。