2022-2023學年高二物理競賽課件：晶體結(jié)構(gòu)

晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：原子規(guī)則排列，主要體現(xiàn)是原子排列具有周期性，或者稱長程有序。有此排列結(jié)構(gòu)的材料為晶體。晶體中原子、分子規(guī)則排列的結(jié)果使晶體具有規(guī)則的幾何外形，X射線衍射已證實這一結(jié)論。

晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu)：不具有長程有序。有此排列結(jié)構(gòu)的材料為非晶體。了解固體結(jié)構(gòu)的意義：固體中原子排列形式是研究固體材料宏觀性質(zhì)和各種微觀過程的基礎(chǔ)。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)概括為是由一些相同點子在空間有規(guī)則作周期性無限分布，這些點子的總體稱為點陣。一、布喇菲的空間點陣學說（該學說正確地反映了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)長程有序特征，后來被空間群理論充實發(fā)展為空間點陣學說，形成近代關(guān)于晶體幾何結(jié)構(gòu)的完備理論。）關(guān)于結(jié)點的說明：

當晶體是由完全相同的一種原子組成，結(jié)點可以是原子本身位置。當晶體中含有數(shù)種原子，這數(shù)種原子構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)單元（基元），結(jié)點可以代表基元重心，原因是所有基元的重心都是結(jié)構(gòu)中相同位置，也可以代表基元中任意點子

結(jié)點示例圖1.點子空間點陣學說中所稱的點子，代表著結(jié)構(gòu)中相同的位置，也為結(jié)點，也可以代表原子周圍相應點的位置。晶體由基元沿空間三個不同方向，各按一定的距離周期性地平移而構(gòu)成，基元每一平移距離稱為周期。在一定方向有著一定周期，不同方向上周期一般不相同?；揭平Y(jié)果：點陣中每個結(jié)點周圍情況都一樣。2.點陣學說概括了晶體結(jié)構(gòu)的周期性3.晶格的形成通過點陣中的結(jié)點，可以作許多平行的直線族和平行的晶面族，點陣成為一些網(wǎng)格------晶格。

平行六面體原胞概念的引出：

由于晶格周期性，可取一個以結(jié)點為頂點，邊長等于該方向上的周期的平行六面體作為重復單元，來概括晶格的特征。即每個方向不能是一個結(jié)點（或原子）本身，而是一個結(jié)點（或原子）加上周期長度為a的區(qū)域，其中a叫做基矢。這樣的重復單元稱為原胞。

原胞（重復單元）的選取規(guī)則

反映周期性特征：只需概括空間三個方向上的周期大小，原胞可以取最小重復單元（物理學原胞），結(jié)點只在頂角上。反映對稱性特征：晶體都具有自己特殊對稱性。結(jié)晶學上所取原胞體積不一定最小，結(jié)點不一定只在頂角上，可以在體心或面心上（晶體學原胞）；原胞邊長總是一個周期，并各沿三個晶軸方向；原胞體積為物理學原胞體積的整數(shù)倍數(shù)。

布喇菲點陣的特點：每點周圍情況都一樣。是由一個結(jié)點沿三維空間周期性平移形成，為了直觀，可以取一些特殊的重復單元（結(jié)晶學原胞）。

完全由相同的一種原子組成，則這種原子組成的網(wǎng)格為布喇菲格子，和結(jié)點所組成的網(wǎng)格相同。

晶體的基元中包含兩種或兩種以上原子，每個基元中，相應的同種原子各構(gòu)成和結(jié)點相同網(wǎng)格----子晶格（或亞晶格）。

復式格子（或晶體格子）是由所有相同結(jié)構(gòu)子晶格相互位移套構(gòu)形成。4.結(jié)點的總結(jié)------布喇菲點陣或布喇菲格子晶體格子（簡稱晶格）：晶體中原子排列的具體形式。原子規(guī)則堆積的意義：把晶格設(shè)想成為原子規(guī)則堆積，有助于理解晶格組成，晶體結(jié)構(gòu)及與其有關(guān)的性能等。二、晶格的實例1.簡單立方晶格2.體心立方晶格3.原子球最緊密排列的兩種方式特點：層內(nèi)為正方排列，是原子球規(guī)則排列的最簡單形式；原子層疊起來，各層球完全對應，形成簡單立方晶格；這種晶格在實際晶體中不存在，但是一些更復雜的晶格可以在簡單立方晶格基礎(chǔ)上加以分析。

原子球的正方排列簡單立方晶格典型單元????????1.簡單立方晶格簡單立方晶格的原子球心形成一個三維立方格子結(jié)構(gòu)，整個晶格可以看作是這樣一個典型單元沿著三個方向重復排列構(gòu)成的結(jié)果。?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????