●晶體學(xué)晶體生成學(xué)(Crystallogeny)幾何結(jié)晶學(xué)(GeometricalCrystallography)晶體結(jié)構(gòu)學(xué)

(Crystallogy)晶體化學(xué)(Crystallochemistry)晶體物理學(xué)(Crystallophysics)經(jīng)典晶體學(xué)近代晶體學(xué)●晶體學(xué)●晶體、非晶體、液晶、準(zhǔn)晶的概念及其基本特征第一節(jié)晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)（Crystallography)：以晶體為研究對(duì)象的自然科學(xué)。一、晶體學(xué)分類及晶體的概念和特征11●晶體結(jié)構(gòu)指晶體中的原子、離子或分子的具體排列。它們能組成各種類型的排列，即不同的原子即使排列相同仍屬不同的晶體結(jié)構(gòu)，相同原子的不同排列方式晶體結(jié)構(gòu)是不同的，因此，存在的晶體結(jié)構(gòu)可能是無限多種的。二、晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣下頁后退21●空間點(diǎn)陣由幾何點(diǎn)在三維空間作周期性的規(guī)則排列所形成的三維陣列。為了便于研究晶中原子在空間分布的幾何規(guī)律，先不去考慮具體的原子或分子，而把它們抽象為一個(gè)幾何點(diǎn)，稱為結(jié)點(diǎn)或陣點(diǎn)。并不是晶體中的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都必定與空間點(diǎn)陣

注意下頁后退31將陣點(diǎn)用一系列相互平行的直線連接起來形成空間格架，即為晶格。構(gòu)成晶格的最基本單元稱為晶胞(簡(jiǎn)單晶胞和復(fù)雜晶胞)。選擇晶胞應(yīng)滿足一定的原則：(1)要能充分反應(yīng)整個(gè)空間點(diǎn)陣的對(duì)陣性.

三、晶胞下頁后退51(2)在滿足(1)的基礎(chǔ)上，晶胞要具有盡可能多的直角.(3)在滿足(1)(2)的基礎(chǔ)上.所選取的晶胞體積最小.61晶胞的選取是綜合考慮了以下三點(diǎn)：（1）晶胞中相等的邊和直角最多。（2）體積盡可能小。（3）最能反映該點(diǎn)陣的對(duì)稱特征。注：在所有實(shí)際晶體物質(zhì)中，原子和分子在空間中作規(guī)則排列的。其排列方式都可以被歸于某種布拉71●晶胞的表示方法：晶胞的形狀由、、決定，晶胞的大小由a,b,c決定:從原點(diǎn)到某一陣點(diǎn)的矢量:表示陣點(diǎn)A的坐標(biāo):三個(gè)點(diǎn)陣矢量(基矢):晶軸xyz下頁后退oAOA=ruvw=ua+vb+wcruvwa,b,c,不同晶體的晶胞，其大小和形狀可能不同。圖2-3晶胞晶軸和點(diǎn)陣失量91四、晶系和布拉菲點(diǎn)陣

后退下頁精彩動(dòng)畫101返回111五、晶向及晶面指數(shù)

晶向——連接晶體中任意原子列的直線方向

晶面——晶體中原子組成的平面。●晶向指數(shù)確定的步驟1.建立坐標(biāo)系，令坐標(biāo)原點(diǎn)在待標(biāo)晶向上2.找出該晶向上除原點(diǎn)以外的任意一點(diǎn)的坐標(biāo)3.將化成互質(zhì)整數(shù).要求

4.將三數(shù)置于中括號(hào)內(nèi)，就得到晶向指數(shù)下頁后退131●確定晶向指數(shù)時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)不一定非選在晶向上，若原點(diǎn)不在待標(biāo)晶向上，那就需要找出該晶向上兩點(diǎn)的坐標(biāo),然后將三個(gè)數(shù)化成互質(zhì)整數(shù)，并使之滿足：=下頁后退141晶向指數(shù)注意（1）一個(gè)晶向指數(shù)代表著相互平行、方向一致的所有晶向

（2）晶體中原子排列情況相同但空間位向不同的一組晶向稱為晶向族，用表示。

（3）如果不是立方晶系，改變晶向指數(shù)的順序所表示的晶向可能不是等同的。例如：下頁后退151（2）求截距求出待定晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距。若該晶面與某坐標(biāo)軸平行，則截距為∞。（3）取倒數(shù)取三個(gè)截距值的倒數(shù)。（4）化整并加圓括號(hào)將上述三個(gè)截距的倒數(shù)化為最小整數(shù)h、k、l，并加圓括號(hào)，即得待定晶面的晶面指數(shù)（hkl）。如果晶面在坐標(biāo)軸上的截距為負(fù)值，則將下頁后退171負(fù)號(hào)標(biāo)注在相應(yīng)指數(shù)的上方。注：對(duì)于晶面指數(shù)需作如下說明：①晶面指數(shù)（hkl）不是一個(gè)晶面，而是代表著一組相互平行的晶面；②平行晶面的晶面指數(shù)相同，或數(shù)字相同而正負(fù)號(hào)相反，如（hkl）與（hkl）；③晶體中具有等同條件而只是空間位向不同的各組晶面稱為晶面族，用{hkl}表示。181Oc1caa1b1b（463）圖2-6晶面指數(shù)的確定Oa1=1/2aOb1=1/2bOc1=1/2c下頁后退191(3)當(dāng)晶面與坐標(biāo)軸的負(fù)方向相交時(shí)，截距為負(fù)，該指數(shù)的負(fù)號(hào)最后標(biāo)在數(shù)字的上方。（4）由于任一晶面平移一個(gè)位置后仍然是等同的晶面，因此指數(shù)相同而符號(hào)相反的晶面指數(shù)是可以通用的。下頁后退211●晶面指數(shù)（1）不是指一個(gè)晶面，而是代表著一組相互平行的晶面（2）晶體中具有等同條件而只是空間位向不同的各組晶面稱為晶面族用表示，例如：共12個(gè)等價(jià)面

共24個(gè)等價(jià)面說明后退下頁221（3）確定是否同族晶面,不能只看晶面指數(shù)的數(shù)字是否相同,還要看晶面的面間距和原子密度是否相等.如果它們不相等,盡管晶面指數(shù)的數(shù)字相等,也不是性質(zhì)相同的等同晶面,而不屬于同族晶面。說明●晶面指數(shù)和晶向指數(shù)

(1)參考坐標(biāo)系通常都是右手坐標(biāo)系,坐標(biāo)系可以平移，但不能轉(zhuǎn)動(dòng),否則在不后退下頁下頁231向不變，晶向則或是同向（n>0）或是反向(n<0),但是，晶面間距和晶向長(zhǎng)度都會(huì)改變,除非n=1。(4)對(duì)立方晶系而言，同指數(shù)的晶面和晶向互相垂直，即(hkl)⊥[uvw],h=uk=vl=w后退下頁251●六方晶系的晶向和晶面指數(shù)晶向標(biāo)定——指數(shù)看特征，正負(fù)看走向后退下頁六方晶系的晶面指數(shù)（a）和晶向指數(shù)（b）261例題：在一個(gè)面心立方晶胞中畫出[012]和[123]晶向。xzyP1[012]P2[123]O1O2圖2-8

[012]和[123]晶向的確定291例題：在一個(gè)面心立方晶胞中畫出(012)和(123)晶面。xyz(123)(012)z3z3X3x4y4y3O4z4O3圖2-9(012)和(123)晶面的確定

301在實(shí)際晶體中，立方晶系最為普遍，因此晶帶定理有非常廣泛的應(yīng)用。（1）可以判斷空間兩個(gè)晶相和兩個(gè)晶面是否垂直；（2）可以判斷某一晶相是否在某一晶面上（或平行于該晶面）；（3）若已知晶帶軸，可以判斷哪些晶面屬于該晶帶；（4）若已知兩個(gè)晶帶面為（h1k1l1）311和（h2k2l2），則可用晶帶定理求出晶帶軸；5）已知兩個(gè)不平行的晶向，可求出過這兩個(gè)晶相的晶面；（6）已知一晶面和晶面上的任一晶向，可求出該面上與該晶向垂直的另一晶向；（7）已知一晶面及其在面上的任一晶向，可求出該晶向且垂直于該晶面的另一晶面。后退下頁321兩晶面（h1k1l1）與（h2k2l2）：

兩晶向[u1v1w1]與[u2v2w2]：

晶面（hkl）與晶向[uvw]：

八．晶面與晶向之間的夾角

下頁后退331晶體生成學(xué)研究天然及人工晶體的發(fā)生，成長(zhǎng)和變化的過程與機(jī)理，以及控制和影響它們的因素

幾何結(jié)晶學(xué)

研究晶體外表幾何多面體的形狀以及期間的規(guī)律性晶體結(jié)構(gòu)學(xué)研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)排布的規(guī)律性，以及晶體結(jié)構(gòu)的不完善性

晶體化學(xué)

研究晶體的化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)及晶體的物理、化學(xué)性質(zhì)間關(guān)系的規(guī)律性晶體物理學(xué)

研究晶體的各項(xiàng)物理性質(zhì)及其產(chǎn)生的機(jī)理

返回341?

1912年德國勞厄（Max.vonLaue）用X射線作年英國布拉格父子(W.H.Bragg和W.L.Bragg)和俄國吳里夫推導(dǎo)出了X射線衍射的最基本公式，即布拉格公式，極大地推動(dòng)了晶體結(jié)構(gòu)的分析工作。?1913光源，用晶體作光柵，進(jìn)行照射實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象。返回近代晶體學(xué)351?20年代以后人們收集射線圖譜，測(cè)量各種有代表性無機(jī)物和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的有機(jī)物的晶體結(jié)構(gòu)，60年代人們已能測(cè)定蛋白質(zhì)大分子的晶體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代測(cè)量工具及計(jì)算機(jī)使晶體結(jié)構(gòu)分析的精度和速度都大大提高。?

1669年丹麥斯泰諾（NicolausSteno）發(fā)現(xiàn)晶體面角守恒定律。?

1801年法國赫羽依（ReneJustHauy）發(fā)現(xiàn)晶體學(xué)基本定律,即有理指數(shù)定律。返回361經(jīng)典晶體學(xué)◆1809年沃拉斯通（WilliamHydeWollaston）設(shè)計(jì)出反射測(cè)角儀,使測(cè)量精度得到提高從而開始了大量測(cè)量晶體外形以推斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作?！?805~1809年德國韋斯（ChristianSamuelWeiss）總結(jié)出晶體對(duì)稱定律?！?818~1839年韋斯和英國米勒（WilliamHallowesMiller）確定了沿用至今的晶面符號(hào).返回371◆1830年德國黑薩爾（L.F.Ch.Hessel）推導(dǎo)出了經(jīng)典晶體學(xué),描述晶體外形對(duì)稱性的32種點(diǎn)群。

◆1885~1890年首先是德國費(fèi)德羅夫,然后是德國熊夫利斯（Arthuris.MoritzSchoflies）推導(dǎo)出了描述晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性德230種空間群。到了19世紀(jì)的末期晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣?yán)碚撘鸦境墒?，為后來的晶體結(jié)構(gòu)分析奠定了理論基礎(chǔ)。返回381●晶體:結(jié)構(gòu)基元（原子，分子，離子等）具有三維長(zhǎng)程有序排列的一切固體物質(zhì)?！窬w的基本特征：

晶體的不完整性（存在各種晶體缺陷）晶體存在的普遍性晶體的基本共性(均勻性、各向異性、自限晶體的轉(zhuǎn)化

晶態(tài)的穩(wěn)定性下頁性、對(duì)稱性、具有固定熔點(diǎn))后退391

晶體的轉(zhuǎn)化、

晶態(tài)的穩(wěn)定性●晶體材料：半導(dǎo)體晶體、磁性單晶薄膜、光學(xué)晶體X射線、單色器用晶體、激光晶體、光電晶體、硬制晶體、絕緣晶體?！穹蔷w：一個(gè)結(jié)構(gòu)基元在較小范圍內(nèi)與其鄰近的結(jié)構(gòu)基元間保持著有序的排列，而沒有長(zhǎng)程有序的排列的固體物質(zhì)?！穹蔷w的基本特征：下頁后退401●非晶體的基本特征：沒有固定的熔點(diǎn)各向同性沒有規(guī)則穩(wěn)定的幾何外形沒有內(nèi)在的晶界或相界

●液晶：液晶介于固態(tài)與液態(tài)之間的各向異性的流體，是一種有特定分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物凝聚體。通常固態(tài)有機(jī)晶體被加熱后變成各向同性的透明液體。但某些固體有機(jī)化合物加熱至T1溫度后變成黏稠狀而稍微有些渾濁的各向異性液體。下頁后退411

●液晶的基本特征：具有液體的流動(dòng)、粘滯、變形等性質(zhì)具有晶體