实验指导书封面

1、资料学基础实验实验指导书叶原丰编著金陵科技学院资料工程学院监制二零一一年九月序言资料科学基础以资料科学和工程专业本科生为对象的一门专业基础课程，它以物理学、物理化学、化学等为基础，波及资料晶体结构、资料热力学、资料动力学、资料性能等系统的资料科学知识。实验课程内容分为三部分：1)资料内部的微观结构，包含原子态到聚合态，从理想的圆满结构到存在各样缺点的不圆满晶体结构，原子和分子在固体中的运动，以及资料在受力变形时组织结构的变化和恢复过程；2)资料合成；3)学惯用理论模拟方法研究资料的性质。学生经过本课程的学习，能够全面认识资料的结构和性能、资料制造过程中的热力学过程和动力学过程，为此后学习各样资

2、料及其制备打下基础。目录实验一晶体定向及晶面符号1实验二偏光显微镜的使用4实验三利用Gaussview进行化学建模7实验四溶胶的制备14各晶系晶体的定向晶轴的安轴单位置实验一晶体定向及晶面符号实验学时：4学时实验种类：考证实验要求：必修一、实验目的1、明确各晶体定向的原则及定向的意义；2依据晶体定向原则和整数定律，确立晶体上个晶面的空间地点关系；3确立个晶面指数及其规律。二、实验内容1晶体定向即选定坐标轴及单位面，并确立轴单位比值（轴率），其方法以下：1）找出晶体中所有对称因素，区分晶族、晶系和对称型；2）依据晶体所属晶系和对称型，依各晶系晶体的定向原则确立坐标轴（见表1）。表1晶晶体的选择系

3、三以任何三个不在同一平面内的Z：上下直斜可能晶棱之方向作为Z、Y及X立轴。一般以最发育的晶棱之方作Y：左右，为Z轴，其次为Y轴及X轴，并向右倾使三者尽可能凑近互相垂直。X：前后，向前倾单L2或P之法线为Y轴，两个垂直Y：左右水斜Y轴的平可能晶棱之方向为Z及X轴,一般Z：上下直选择较立发育之晶棱且使二者尽可能接X：前后，轴角需要计算的晶体常数abc,90abc=90a：b：c90近于垂直。向前倾斜三个互相垂直的L2作为、：上下直abc=：cXYZab方Z轴，在L2P对称型中则以L2为立Z轴，两个P之法线为X及Y轴。X：左右水平Y：前后水平四以主轴，独一的高次轴作为Z轴，：上下直abc=90a：c

4、Z方两个互相垂直的L2为X轴及Y立轴，如无L2时则选择相当于它：左右水X们的方向P之法线或晶平棱方向为X轴及Y轴。：前后水Y平三以主轴独一的高次轴作为Z：上下直a=bc=90a：cZ方轴，三个夹角为60的L2为X、Y、立=120和U轴（总合四个轴）如无L2时，Y：左右水六则选择相当它们的方向平X和U：方P之法线或晶棱的方向为X、水平，针Y和U轴对着前方，向或右偏斜各30等44时则为：上下a=b=cZ=90轴L2或为L4）作为X、Y、Z轴，在Y：左右任何一个轴均可取作为X：前后X轴或Y轴或Z轴。2确立晶面符号由整数定律知道：A/a：B/b：C/c=p：q：r，所以对单位面而言，其轴单位之比为a：

5、b：c，表轴系数之比为n：n：n=1:1:1。平常采纳标轴系数的倒数比值置于小括号（）内作为晶面的符号，这类符号有称为米氏符号。单位晶面的米氏符号即为（111）。晶体上随意一个晶面的晶面符号课用以下方法求的：第一把晶面延伸与坐标轴订交，并以轴单位为胸怀单位，算得其标轴系数，再取倒数比：1/p：1/q：1/r=h：k：l把h：k：l化为最简单的互质系数置于小括号（）中，即为该晶面的米氏符号。思虑题1晶体定向的原则是什么坐标轴与对称因素间的关系2晶体符号怎样确立其在几何结晶学中有何作用实验二偏光显微镜使用实验学时：4学时实验种类：考证实验要求：必修一、目的要求1认识偏光显微镜的结构及使用方法。二、

6、基本源理偏光显微镜引（Polarizingmicroscope）是用于研究所谓透明与不透明各向异性资料的一种显微镜。凡拥有双折射的物质，在偏光显微镜下就能分辨的清楚，自然这些物质也可用染色法来进行察看，但有些则不可以能，而必然利用偏光显微镜。反射偏光显微镜是利用光的偏振特色对拥有双折射性物质进行研究判断的必备仪器,可供广大用户做单偏光察看，正交偏光察看，锥光察看。偏光显微镜的结构以以下列图三、实验内容1.使用前的检查(1)确立起偏振镜或检偏振镜振动方向：将检偏振镜自镜中推出、只留一个起偏振镜察看工作台上黑云母切片、转动工作台，当黑云母解理与起偏振镜的振动方向平行时对黑云母汲取性最强，此时表现深

7、棕色，当解理与起偏振镜的振动方向垂直时，黑云母汲取性略微，此时晶体表现淡黄色，据此就能确定起偏振镜的振动方向。另一法是将起偏振镜自显微镜上取下，经过起偏振镜以较大倾斜角察看任一光明的反射表面，转动起偏振镜至一最暗地址，即可确定起偏振镜振动方向与水平方向(左右不限)垂直、因光明表面反射来的部分偏振光振动方向素来是察看者的左右方向。本仪器上的起偏振镜振动方向为察看者的左右方向。(2)起偏振镜与检偏振镜正交：将检偏振镜推入(为察看清楚，应取下目镜、物镜及扒开聚光镜前片)，转动起偏振镜，察看到最暗地址，即系正交地点，此时起偏振镜刻线应瞄准00(1800)。(3)目镜分划板十字线与起偏振镜、检偏振镜振动

8、方向平行，检查方法同.在单偏光下察看黑云母切片，当黑云母解理与起偏抵镜的振动方向平行时，颜色最深，呈深棕色，此目镜分划板十字线之一应与黑云母解理方向平行。2.物镜中心调理方法以下(1)察看旋转工作台上的切片，在切片中找一小黑点，使位于目镜十字线中心。(2)转动工作台，若物镜光轴与工作台中心不一致，黑点即走开十字线中心绕一个圆转动。圆的中心S即为工作台的中心。(3)将小黑点转至O1（此时距十字线中心最远）借物镜座上两个调理螺丝调理S与0重合，使得小黑点自01移回001距离一半。(4)这样循环进行上述三步骤可使物镜光轴与旋转工作台中心重合。3.用低倍物镜时，应将拉索透镜移出光路，同时用平面反射镜引

9、入光线。用高倍物镜及察看锥光图时，必然将拉索透镜引入光路，为增添视域亮度，可用凹面反射镜引入光芒。聚光镜之间的可变光栏可调理进光量的大小。4.勃氏镜在一般状况下是不用的，只当在高倍物镜下看锥光图时才将勃氏镜加进光路，此时勃氏镜连同目镜组成一个放大镜以察看物镜后焦面上的锥光束干预图，须注意在照明光源上加毛玻片或在引入光芒的方向上应无阻拦物，免得使灯丝象或窗户框子、树、天空云彩等成象惹起搅乱。在察看微小矿物时，应在光路中加入小孔光栏。5.当用人工照明光源时，须将反射镜拔下，换插上灯室，并在起偏振镜下加蓝色滤色片。调理灯室上的两个螺钉，以使视场照片平均。6.当使用高倍物镜察看时，一般都先用低倍物镜来

10、找寻目标，这时应先调理低倍物镜光轴与旋转工作台中心重合，并使欲察看的目标移向视场中心，此后改换上高倍物镜，调动时，将镜筒高升使物镜走开切片，这样可防范因物镜遇到切片而使切片走动。同时应注意不使物镜调理螺丝走动。7.在使用过程中必然注意：要先旋转微着手轮，使微动处于中间地点，再转动粗调手轮，将镜筒降落使物镜凑近切片(从侧面察看)；此后在察看切片的同时再慢慢上涨镜筒至看清物体的象为止，这样可防范物镜与切片互相碰撞而压坏切片和破坏镜头。8.如需进行显微拍照，应加接上所用的显微拍照系统，各样拍照系统的使用和联接刀法可能有所不一样样。9.仪器使用完成，须转动粗着手轮将物镜提起，封闭灯源。四、思虑题偏光显

11、微镜的应用有哪些实验三利用Gaussview进行化学建模实验学时：4学时实验种类：综合实验要求：必修一实验目的所有的量化程序（包含高斯）都是将所输入的分子转变为薛定谔方程，此后求解方程获得所需要的有关分子的性质。所以我们必然要将所研究的系统转变为高斯的输入文件，才能调入到高斯中进行计算。输入分子结构的合理性将直接决定着据此获得的薛定谔方程的合理性，也就影响着所获得的解的正确性，所以创立一个合理的输入文件是量化计算的一个重要环节。二实验内容：输入文件的创立大概可分为三类：直接用坐标输入；利用晶体文件产生输入文件；利用画图软件画出分子结构此后变换为输入文件。本实验主假如学会利用Gaussview软

12、件画出分子结构此后变换为输入文件。三实验方法：建立一个间氟苯乙烷分子并从GVIEW里递交计算(1)双击GVIEW图标，翻开GVIEW，以下列图就是GIVE翻开后的窗口(2)双击窗口中的图标，获得以下窗口里面有常用的环状官能团。选中苯环（单击即可选中）(3).在目前工作窗口（翻开GIVEW时程序自动翻开一个工作窗口，以以下列图）也可经过File-new路径新建一个工作窗口在这个窗口中点鼠标左键窗口中就会出现苯分子，见以下列图将鼠标放在分子上，按左键左右或前后挪动，能够调理分子的角度将鼠标放在分子上，前后挪动，能够将分子放大或减小Shift+Alt+鼠标左键组合能够在窗口内平移分子当工作窗口内有多

13、个分子时【在建立大的分子时，这类状况很简单出现】这时可用以下命令能够用Shift+Alt+鼠标左键组合挪动想要挪动的分子，以调理各个分子间的距离能够用Ctrl+Alt+鼠标左键组合调理此中一个分子的角度，以调理各个分子间的角度。Ctrl+Alt+鼠标左键这个组合常和将鼠标左键放在分子上，左右或前后挪动，能够调理分子的角度这个功能连用。(4)双击GVIEW界面上的图标。出现以下窗口点击氟的元素符号“F”，就选中氟原子。(5).回到工作窗口在苯环上的任一个H上单击左键，将H置换成F。但要注意此时仅是元素符号发生了改变，C-F间的距离还是C-H键的距离。需要用键长工具进行调整。单击GVIEW界面上图

14、标。此后再点击工作窗口中的C原子和F原子，看到被选中的两个原子于四周的原子再亮度上有差别此时会出现下边的窗口依据C-F键的长度在和之间的方框内进行C-F键的调整。完成后点击OK即可。(6)双击GVIEW界面上的图标，出现以下窗口这是GVIEW里内置的链烃库，选中乙烷(7).在工作窗口内空处点左键，用我们前面讲过的命令调理苯和乙烷间的距离和角度：将鼠标放在分子上，按左键左右或前后挪动，能够调理分子的角度；将鼠标放在分子上，前后挪动，能够将分子放大或减小。Shift+Alt+鼠标左键组合能够在窗口内平移分子当工作窗口内有多个分子时【在建立大的分子时，这类状况很简单出现】这时可用以下命令：能够用Sh

15、ift+Alt+鼠标左键组合挪动想要挪动的分子，以调理各个分子间的距离。能够用Ctrl+Alt+鼠标左键组合调理此中一个分子的角度，以调理各个分子间的角度。Ctrl+Alt+鼠标左键这个组合常和(将鼠标左键放在分子上，左右或前后挪动，能够调理分子的角度)这个功能连用。详细的利处需要自己去试。（8）单击GVIEW界面上图标。此后点击与乙烷正对的苯上的C原子和H原子选择“None”，乙烷上的C-H键作近似办理此后单击GVIEW上的图标，点选工作窗口中的两个氢原子，马上它们删去再单击GVIEW界面上图标，依据实质键长将两个C原子联起来。至此分子建立已完成。9）GVIEW储蓄个人常用分子的功能。GVI

16、EW中只有常用的一些环状分子和链状分子，远不可以够知足研究特定系统的特别需要。可是GVIEW有一个功能能够填补这个缺憾：能够把常用的分子或官能团存在制定的文件夹内。在需要时能够直接调用。双击GVIEW界面上的图标，在下边的对话框中键入有关项目，保留即可（10）查察分子的对称性从Edit-Pointgroup路径能够查察所建立分子的点群。点击Pointgroup后，出现以下窗口：为C1点群，其下拉菜单中的为可能的点群（改变Tolerance,也可帮助我们判断所建立系统可能有的点群）（11）查察分子坐标。单击GVIEW界面上的图标。出现下边窗口Z表示时内坐标，C表示直角坐标。能够在里面对坐标做适合

17、的调整12）向GAUSS递交计算。点GVIEW界面上Calculation中的Gaussian会出来一个递交计算的对话框。从所给的对话框中能够选择工作种类JobType（如优化，能量或频次等）;计算方法Method（如半经验方法，HF方法，DFT方法，MP方法等，还能够够选定基组）;Title(对所要做的计算给一个说明，以备此后的查察)Link0（给检查点文件命名，还能够够在此用RWF命令设置暂时数据互换文件的大小）；General,Guess,（这两个选项主假如给出系统中各原子的连结关系及怎样给出初始猜想）；NBO（可在此设定NBO计算）,PBC（可在此设定晶体的有关计算）,Solvatio

18、n（可在此设定溶液中的计算，除了选择溶剂外，还要选择模拟溶剂的理论模型）选择完成后，点Submit即可递交计算。有时因为安装的原由GVIEW没法与GAUSS建立关系，就不可以够直接从GVIEW里递交计算。这时能够在GVIEW里保留用于GAUSS计算的输入文件(.gjf)，此后从GAUSS里调出文件进行计算。实验报告要求：1递交一个100个原子的石墨烯模型，界限用氢原子饱和；2供给该模型机构优化的输入文件（方法和基组不限）；3输入文件要能够用Gauss03程序进行运算实验四溶胶的制备实验学时：4学时实验种类：考证实验要求：必修一、实验目的1.认识溶胶的性质特色、制备方法及原理2认识影响溶胶坚固性的主要因素二、实验原理、方法和手段1.原理溶胶系指极细的固体颗粒分别在液体介质中的分别系统，其颗粒大小约在1nm至1m之间，若颗粒再大则称之为悬乳液。要制备出比较坚固的溶胶或悬乳液一般