结晶学及矿物学【参考】.doc

结晶学 课程简介： 结晶学：以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规律。研究的是晶体的共同规律，不涉及到具体的晶体种类。 晶体 晶体 （远古年代的定义：自发形成规则形态的物体； 现代的定义：内部结构具有周期重复性，即具有 格子构造 的物体。） 格子构造（晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以 用格子状的图形－空间格子表示的。） 空间格子 （表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形 要画出空间格子，就一定要找出相当点。） 相当点 （两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。） 导出空间格子的方法： 首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。 相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。） 空间格子的要素： ★结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点. ★行列: 结点在直线上的排列.（引出: 结点间距 ） ★面网: 结点在平面上的分布. （引出: 面网间距、 面网密度） 面网间距与 面网密度的关系： 面网AA’间距d1 面网间距依次减小,面网密度也是依次减小的. 面网BB’间距d2 所以面网密度与面网间距成正比 面网CC’间距d3 面网DD’间距d4 平行六面体（晶胞）: 结点在三维空间形成的最小单位 (引出: 晶胞参数：a, b, c; α,β,γ ,也称为轴长与轴角） 我们以后将会看到，平行六面体的形状一共有7种，对应有7套晶胞参数的形式，也对应7个晶系。 由晶体的格子构造会导致晶体的基本性质。 晶体的基本性质： 自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。 均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。 异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。例如： 蓝晶石的不同方向上硬度不同 对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。 最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。 稳定性：晶体比非晶体稳定。 晶体的测量与投影 一、面角守恒定律： 实际晶体形态（歪晶）：偏离理想晶体形态。 尽管形态各不相同, 看似无规, 但对应的晶面面角相等, 即发现“面角守恒定律”：同种矿物的晶体，其对应晶面间角度守恒。 面角守恒定律的意义：结晶学发展的奠基石。 二、晶体测量：就是测量晶面之间的夹角。 注意：晶面夹角与面角（晶面法线的夹角）的区别！它们之间的关系为互补的关系。通常都用面角（晶面法线的夹角） 三、晶体的投影：将晶面的空间分布转化为平面图. （一）极射赤平投影： 投影的原理及过程：投影球、投影面（赤平面）、投影轴, 北极点与南极点（目测点）。 具体投影过程为：即将球面上三维空间的东西投影到二维平面上。 1、晶面的球面投影： 将晶面转化为球面上的点：晶面的方位就可用球面上点的纬度与经度来测量,我们用方位角与极距角来表征。 重点要掌握方位角与极距角的含义! 2、极射赤平投影： 将晶面的球面投影点再转化为赤平面上的点：这样，晶体上所有晶面的分布规律就反映在赤平面上的对应点的分布规律。（对于晶体上的对称面我们通常不将之转化为点，而是直接投影成一条弧线。） 3、吴氏网： 用来进行极射赤平投影的工具。 吴氏网的组成：基圆、直径、大圆弧、小圆弧 水平大圆的投影形成基圆，直立大圆的投影形成直径 倾斜大圆的投影形成大圆弧 直立小圆的投影形成小圆弧 吴氏网是一个平面网， 但要把它看成是一个空间的球体，网格能够测量球面上任一点的方位角与极距角，所以，只要知道方位角与极距角，就可以用吴氏网进行投影。 晶体的上述投影过程可借用吴氏网很方便地进行，下面举例说明。 1、已知晶面的球面坐标（方位角与极距角），作晶面的投影。 2、已知两晶面的球面坐标，求这两个晶面的面角。 第三章 晶体的宏观对称 一、 对称的概念 对称就是物体相同部分有规律的重复。 二、 晶体对称的特点 1）由于晶体内部都具有格子构造，通过平移，可使相同质点重复，因此，所有的晶体结构都是对称的。 2）晶体的对称受格子构造规律的限制，因此，晶体的对称是有限的，它遵循“晶体对称定律” 。 3）晶体的对称不仅体现在外形上，同时也体现在物理性质