第一章 晶体结构.ppt

School of Physics, Northwest University Solid State Physics Physics Department, Northwest University Solid State Physics School of Physics, Northwest University Solid State Physics 本章内容： 1、晶体的共性 ( crystal characters ) 2、晶格及其平移对称性（lattice and translation symmetry） 3、晶列和晶面（crystal array and plane） 4、晶体的宏观对称性（crystal symmetry） 本章首先回顾晶体的共性；然后，从晶格的周期性出发，阐述晶体中原子排列的几何规则性。 第一章要求 掌握晶体的特征。 晶格周期性的描述方法：基元、布拉菲格子、原胞、基矢的概念。 简单格子与复式格子，原胞、晶胞的概念与选取。常见晶格结构及其代表晶体。 掌握晶列与晶面，晶向指数与晶面指数（密勒指数）的含义与确定方法。 熟悉晶体的对称操作、对称素的概念，晶体点群的基本知识。 七大晶系与十四种布拉菲格子。 §1.1 晶体的共性 (crystal characters) 一、长程有序（long-range order） 二、自限性和晶面角守恒定律（self limitation and conservation law of crystal plane angle ） 三、各向异性（anisotropy）aeolotropic crystal 四、固定熔点 （immobility melt point） 本节思路: 给出晶体的定义，在此基础上介绍晶体的一些共性。 Fluorite 萤石, 氟石 CaF2 Fluorite CaF2 Fluorite CaF2 Fluorite CaF2 Fluorite CaF2 Dolomite 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 锂云母 人们最早认识晶体是从观察外部形态开始的。把具有天然的而不是经人工加工的规律的几何外形固体称为晶体。有些物质，虽然不具有明显的规则多面体外形，却具有晶体性质，也就是说，这种规则的多面体并不能反映晶体的实质，它只是晶体内部某种本质因素的规律性在外表上的一种反映。 §1.1 晶体的共性(crystal characters) 1912年劳厄（德国物理学家）第一次成功获得晶体对X射线的衍射线的图案，使研究深入到晶体的内部结构，从本质上认识了晶体，证实了晶体内部质点空间是按一定方式有规律地周期性排列的。 一种晶体的物理性质与组成晶体的元素有关，不同原子构成的晶体，其性质有很大的差别。 §1.1 晶体的共性(crystal characters) 同种原子构成的晶体，如果结构不同，其性质会有很大的不同。 不同的晶体除了具有各自的特性外，还具有一些共同的性质。 定义内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体为晶体。 A solid is said to be a crystal if atoms are arranged in such a way that their position are exactly periodic. 一、长程有序（long-range order） 长程有序——晶体中的原子都是按一定规则排列的，这种至少在微米量级范围的有序排列，称为晶体的长程有序。 §1.1 晶体的共性(crystal characters) 晶体可以分为单晶体和多晶体，多晶体是由许多单晶体构成的。 单晶体，在整体范围内原子排列都是规则的。 多晶体，在各晶粒范围内，原子排列是有序的。 单晶体的一些概念： 在晶体中有一些晶面的交线（晶棱）互相平行，这些晶面称为一个晶带(crystal band)。 相互平行的晶棱的共同方向称为带轴(band axis)。如石英晶体中m 面构成一个晶带，这个晶带的带轴是石英的一个晶轴。通常所说的晶轴是重要的带轴。 思考题：左图是一晶体的外形，试找出晶带有哪些？OO’轴是那个晶带的带轴？ 晶体的外形 二、自限性和晶面角守恒定律 (self limitation and conservation law of crystal plane angle) 自限性——晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性，称为晶体的自限性。由