晶体学基础1.11.ppt

晶体学基础 主要参考书: 晶体学基础,秦 善编著,北京大学出版社,2004 晶体学导论,王英华编著,清华大学出版社,1989 近代晶体学,张克从著,科学出版社,2011 结晶学,翁臻培等编,中国建工出版社,1986 结晶化学导论,钱逸泰编著,中国科大出版社,2002 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.1晶体的基本概念 晶体的概念:结构基元在三维空间内按长程有序排列而成的固态物质;内部质点在三维空间内呈周期性重复排列的固体;具有格子构造的固体. 晶体按存在状态分为单晶、双晶和多晶。 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.1晶体的基本概念 单晶:整块晶体中,结构基元在三维空间内呈不间断的长程有序排列状态. 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.1晶体的基本概念 多晶:由多块单晶随机堆积到一起的晶体. 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.1晶体的基本概念 双晶（或孪晶）：由两块或两块以上的单晶按一定的对称性连生在一起的晶体。 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.1晶体的基本概念 纳米晶：在一定环境条件下形成的具有特殊形态和特殊原子数目的纳米级微小晶体。 准晶：物质的一种特殊状态，是介于晶质体与非晶质体之间的一种新的物质态。内部质点在三维空间内至少有一维呈非周期性或准周期性排列。 液晶：物理性质具有各向异性的液体物质。 非晶质体：外部形态无定型、内部结构近程有序、远程无序的凝聚态物体——各向同性体。 例如：玻璃、石蜡、橡胶、塑料等。 本课程所涉及的晶体专指固态单晶。 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.2 晶体的基本性质 (1) 自限性（或自范性）：晶体具有自发地形成规则几何多面体外形的趋势。几何多面体由不同或相同形状的平整的晶面、 笔直的晶棱和尖凸的角顶组成。 引言 晶体的基本概念与基本性质 引言 晶体的基本概念与基本性质 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.2晶体的基本性质 (2)均一性（或均匀性）： 同一块晶体的 不同部位性质 相同。 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.2晶体的基本性质 (3)各向异性：同一晶体的同一部位在不同方向上的性质一般不同。 引言 晶体的基本概念与基本性质 0.2晶体的基本性质 (4)最小内能和最大稳定性：同一组成的物质在相同热力学条件下的不同状态（液态、玻璃态、晶态）中，其晶态的内能最小，因此稳定性也最大。 (5)对称性（物体相同的元素借助一定的操作能够有规律地重复）：晶体外形表现为对称的几何多面体，物理性质也表现出对称性。 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.1 对称性的概念 对称性：物体相等的元素借助于一定的操作而有规律地重复的性质。 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.1 对称性概念 晶体的对称性特点： 晶体对称的无限性：所有晶体都是对称的。 晶体对称的有限性：晶体的对称类型受格子 构造的严格限制。 晶体的对称决定于其内在本质——格子构造 晶体的对称性不但有几何意义，还包含物理意义。 由于以上特点，研究晶体的对称性有如下用途： 1、可以作为晶体分类的基础；2、以此研究晶体形态；3、指导晶体材料应用研究。 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.2宏观对称要素及其投影 （1）宏观对称要素及其对称操作 对称操作：使相等的部分重复出现的操作。 宏观对称操作特点：操作时至少有一点不动。 对称要素：进行对称操作时所借助的几何要素。 对称操作分类：简单的三种，复杂的两种（实际只用一种即可） Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.2 宏观对称要素及其投影 （1）宏观对称要素及其对称操作 对称面（P，m）——反映 晶体存在对称面时的特点： 1、对称面通过晶体中心； 2、对称面垂直平分某些晶面、晶棱或包含某些晶棱。 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.2 宏观对称要素及其投影 （1）宏观对称要素及其对称操作 对称轴（Ln,n）——旋转 轴次 n=1,2,3,4,6, 基转角α=360°/n 晶体中存在对称轴时特点： 1、在Ln周围晶体相等的 部分必然有n个； 2、 Ln只能是晶体上两个 相对晶面中心的连线、两个相对晶棱中点连线、两个相对角顶的连线、一个角顶与相对面中心连线或一个棱中点与相对面的中心连线。 Ch.1 晶体的宏观对称性与点群 1.2 宏观对称要素及其投影 （1）宏观对称要素及其对称操作 旋