材料科学基础-第1章剖析ppt课件.ppt

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1、第一章晶体学基础§1.1晶体§1.2晶体结构与空间点阵§1.3点阵的描述§1.414种空间点阵§1.5晶体结构的对称性§1.6晶面指数及晶面间距第一章晶体学基础§1.7晶向指数§1.8六方晶系晶面指数和晶向指数的测定§1.9倒易点阵§1.10晶体结构符号§1.11准晶§1.12液晶§1.1晶体一、晶体：由结构单元在三维空间按长程有序排列而成的固体物质。二、晶体的基本性质1.晶体的自限性2.晶体的均匀性3.晶体的各向异性4.晶体的对称性5.晶体的稳定性figure1.1NACL的晶体结构KEYWORD--------晶体（CRYSTAL）晶体结构的周期性一、晶体结构

2、的特征无定形态物质(玻璃体、非晶态物质)内部排列杂乱无章，或仅仅是短程有序，它们不能通过对称性相关联。固体物质按原子(分子、离子)在空间排列是否长程有序晶体无定形晶体：是原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。其结构特征是规则排列:在空间上“一定数量种类的微粒”每隔一定距离重复出现,即所谓晶体的周期性.晶态结构示意图按周期性规律重复排列非晶态结构示意图晶体的基本特征1)晶体能自发形成多面体外形(晶体的自范性)F(晶面数)+V(顶点数)=E(晶棱数)+26+8=12+28+6=12+24+4=6+2晶体的理想外形具有特定的对

3、称性,这是内部结构对称性的反映满足欧拉定理2)各向异性NaCl石墨石墨晶体在平行于石墨层方向上比垂直于石墨层方向上导电率大一万倍。4)晶体确定的熔点5)晶体的对称性6)晶体对X-射线衍射晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X光波长相当,能够对X光产生衍射。3)晶体的均匀性一块晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，如有相同的密度、相同的化学组成。理想晶体的外形与其内部的微观结构是紧密相关的，都具有特定的对称性，而且其对称性与性质的关系非常密切。(2)周期性重复的大小与方向，即平移矢量。周期性结构二要素:(1)周期性重复的内容结构基元(motif);周期

4、性结构的研究方法—点阵理论:将晶体中的结构基元(重复的内容)抽象为几何学中的点,这些点按一定的方式在空间重复排列形成点阵(由点阵点组成)§1.2晶体结构与空间点阵一、基元的概念：晶体中所有基本单位的化学组成相同、排列取向相同、周围环境相同的基本单位。二、晶体结构基元和空间点阵间的关系，可以示意地表示为：晶体结构＝空间点阵+基元注意：上式并不是一个数学关系式，而只是用来表示这三者之间的关系。二、晶体的点阵理论1、点阵(Lattice):将晶体中重复出现的最小单元作为结构基元，用一个数学上的点来代表,称为点阵点，整个晶体就被抽象成一组点,称为点阵。由重复单位抽象出的几

5、何学上的点点阵点点阵由点阵点在空间排布形成的图形结构基元点阵点所代表的重复单位的具体内容1点阵点必须无穷多；2每个点阵点必须处于相同的环境；3点阵在平移方向的周期必须相同。点阵必须具备的三个条件晶体结构=点阵+结构基元lattice点阵structuralmotif结构基元Crystalstructure晶体结构晶体结构=点阵+结构基元晶体结构点阵结构基元+所有点阵点分布在一条直线上。所有点阵点分布在一个平面上。所有点阵点分布在三维空间上。直线点阵平面点阵空间点阵点阵晶体结构和空间点阵的区别：空间点阵：质点排列的几何学抽象只有14种类型晶体结构：实际质点的排列是无

6、限的结点结构基元空间点阵晶体结构不同晶体结构可以有相同的空间点阵：如Cu，NaCl，金刚石相似晶体结构可以是不同空间点阵：如Cr，CsCl§1.3点阵的描述一、点阵的描述：空间点阵具有周期性和重复性，采用三个点阵矢量a，b，c来描述晶胞。r=ua+vb+wc二、晶胞的两个要素：1.点阵常数2.各原子位置坐标●晶体结构原子（离子）的刚球模型原子中心位置布拉菲点阵晶胞点阵（晶格）模型代表性的基本单元（最小平行六面体）空间点阵及晶胞的不同取法abc选取晶胞的原则：要能充分反映整个空间点阵的周期性和对称性；在满足1的基础上，单胞要具有尽可能多的直角；在满足上条件，晶胞应具

7、有最小的体积。123465晶体学选取晶胞的原则晶胞的大小和形状的表示方法XYZabc1.以某一顶点为坐标原点2.三个棱边为a、b、c3.三轴间夹角α、β、γ点阵常数（晶体参数）1.4十四种空间点阵晶系点阵常数间的关系和特点三斜a≠b≠c,α≠β≠γ≠90°单斜a≠b≠c,α=β=90°≠γ或a≠b≠c,α=γ=90°≠β正交a≠b≠c,α=β=γ=90°正方a=b≠c,α=β=γ=90°立方a=b=c,α=β=γ=90°六方a=b≠c,α=β=90°,γ=120°菱方a=b=c,α=β=γ≠90°参见图片一、7种晶系布拉菲点阵七个晶系，14个布拉菲点阵1简单

8、三斜点阵a