南开大学学院结构课后题(XRD、中子衍射、电子衍射)选读.docx

结构分析唐老师部分作业汇总第一次作业1、请写出晶体的定义。试说明什么是单晶体？什么是多晶体？定义：质点(原子、离子或分子)在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质。基本为一个空间点阵所贯穿的整块固体称单晶体，简称单晶；由许多小单晶按不同取向聚集形成的固体称多晶。2、晶格与点阵是何关系？晶体结构与点阵、结构基元是何关系？原子参数与阵点坐标是何关系？晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列所构成的固体物质，将其中周期性排列的重复单元抽象成在空间以同样周期性排列的相同几何点，这些点所构成的阵列称为点阵(lattice)，或空间点阵、空间格子。沿三个不同的方向，通过点阵中的点阵点可以作许多平行的直线族和平行的晶面族，使点阵形成三维网格。这些将点阵点全部包括在其中的网格称为晶格。带有原子、离子、分子或其集团的点阵就是晶格。晶体结构 = 点阵 + 结构基元对于点阵点坐标和原子参数，它们对于3个坐标轴的方向是相同的，但是点阵点坐标的度量单位是点阵周期，而原子参数的度量单位是晶胞参数。3、晶体的晶胞类型共分为哪几种？空间格子(点阵)可分为几类？每一类晶系各有多少种空间点阵格子形式？请分别写出。晶胞是描述晶体微观结构的基本单元，有素晶胞和复晶胞之分。如果点阵点都处于平行六面体的顶点，每个平行六面体只有一个点阵点，此空间格子称为素格子，以P表示；如果体心还有点阵点，则此空间格子称为体心格子，以I表示；如果所有平面格子中心有点阵点，则称为面心格子，以F表示；如果仅一对相对的平面格子中心有点阵点，则此空间格子称为底心格子，视相对面位置分别以A, B或C表示。晶体分为7个晶系(立方、六方、四方、三方、正交、单斜和三斜),依据特征对称元素和正当点阵单位的划分规则,晶体的点阵分为14种空间点阵型式：简立方(cP)、体心立方(cI)、面心立方(cF)、简六方(hP)、简四方(tP)、体心四方(tI)、R心六方(hR)、简正交(oP)、C心正交(oC)、体心正交(oI)、面心正交(oF)、简单斜(mP)、C心单斜(mC)和简三斜(aP))。4、请写出Laue第一方程式的数学表达式，并说明各物理量含义。表达式：Δ＝a(cosβ1－cosα1) ＝Hλ。其中，Δ为光程差，a为点阵周期，λ为入射线的波长，H取整数(0, ±1, ±2, …)，称为Laue第一干涉指数，α1为入射X射线与点阵直线的夹角，β1为散射X射线与点阵直线的夹角。5、请写出Bragg定律的数学表达式，并说明各物理量含义。表达式：Δ＝2d(hkl)sinθn＝nλ。式中d(hkl)为晶面间距，θn为Bragg角或掠射角，n为衍射级数，取整数1、2、…，对应称一级、二级、…衍射，λ为入射线的波长。第二次作业1、满足Laue方程或Bragg方程是否一定能产生衍射？不一定,实际上，满足衍射方程只是可能产生衍射现象，是否一定有衍射发生还需要考虑到衍射强度，因此晶体产生衍射的充分必要条件是：(1).满足Bragg方程(2)衍射强度非0。2、描述晶体衍射现象的动力学理论和运动学理论分别适用于哪种类型晶体？用于描述晶体衍射现象的理论有两种：动力学理论和运动学理论。动力学理论适用于大块完整晶体，而运动学理论适用于嵌镶结构晶体(即多晶).3、什么是系统消光？产生的原因是什么？不同类型点阵结构的系统消光现象有什么规律？在晶体衍射中，一些符合Bragg定律的衍射点有规律地、系统地消失的现象称为系统消光。点阵消光是因晶胞中原子(阵点)排布位置而导致的|F|2=0的现象。实际晶体中，位于阵点上的结构基元若非由一个原子组成，则结构基元内各原子散射波间相互干涉也可能产生|F|2=0的现象，这种在点阵消光的基础上，因结构基元内原子位置不同而进一步产生的附加消光现象，称为结构消光。系统消光出现的规律：简单点阵(P)结构不会出现系统消光；体心点阵(I)结构，仅当衍射面指数之和h+k+l为奇数时，出现系统消光；面心点阵(F)结构，当衍射面指数h、k、l为异性数(部分为偶数、部分为奇数)的晶面族出现系统消光；底心点阵(C)结构，底心点阵结构h、k为异性数的晶面族出现系统消光；金刚石结构，发生系统消光的条件为：(1) h、k、l为异性数；或(2) h、k、l均为偶数而(h+k+l)/2为奇数；密排六方(HCP)结构，当(h+2k)为3的倍数、而l为奇数时出现系统消光。4、三种底心点阵(A, B, C)结构的消光规律是否相同?试通过数学推导说明之。不相同。对于底心点阵（A,B,C），I∝|Fhkl|=f2[1+eiπ(h+k+l)]2.。对于底心点阵（A）：h=0,当K+L=0,时，出现系统消光；对于底线点阵（B）：K=0，h+L=0时，出现系统消光；对于底心点阵（C）：L=0，h+k=0时，出现系统消光。5、决定多晶粉