第一章 晶体结构

第一章晶体结构(crystalstructure)本章内容：1、晶体的共性(crystalcharacters)2、晶格及其平移对称性（latticeandtranslationsymmetry）3、晶列和晶面（crystalarrayandplane）4、晶体的宏观对称性（crystalsymmetry）

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(crystalcharacters)一、长程有序（long-rangeorder）二、自限性和晶面角守恒定律（selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle）三、各向异性（anisotropy）aeolotropiccrystal四、固定熔点（immobilitymeltpoint）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CaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2FluoriteCaF2Dolomite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(crystalcharacters)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(crystalcharacters)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。

Asolidissaidtobeacrystalifatomsarearrangedinsuchawaythattheirpositionareexactlyperiodic.一、长程有序（long-rangeorder）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(crystalcharacters)

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(crystalband)。相互平行的晶棱的共同方向称为带轴(bandaxis)。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

(selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle)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。由于生长条件的不同，同一种晶体的外形会有差异。§1.1

晶体的共性(crystalcharacters)氯化钠晶体的若干外形

晶面角守恒定律——尽管同一种晶体的外形可能不同，但相应的两晶面之间的夹角总是不变的，这一规律称为晶面角守恒定律。

因为同一品种的晶体，尽管外界条件使外形不同，但内部结构相同，这共同性就表现为晶面间夹角的守恒。

比如，石英晶体的mm两面的夹角为6000´，mR两面的夹角为38013´，

mr两面的夹角为38013´。理想石英晶体的外形一种人造石英晶体的外形三、各向异性(anisotropy

)

晶体对光、电、磁、热以及抵抗机械和化学作用在各个方向上是不一样的（等轴系晶体除外），这称为晶体的各向异性。

晶体各向异性的表现有以下几个方面：

（1）平行石英晶体的晶轴入射的单色光，不产生双折射；而沿其它方向入射的单色光，会产生双折射。（2）晶体具有沿某些确定方位的晶面发生劈裂的现象，晶体的这一解理性也是各向异性的表现。（3）外形上也可反映晶体的各向异性。不同方位晶面的形状、大小不同。§1.1

晶体的共性(crystalcharacters)四、固定熔点（immobilitymeltpoint）

晶体有固定的熔点。如图所示为晶体加热曲线所示，晶体在熔化时必须吸收一定的热能才能转变为液态(同样在凝固时放出同样大小的热能)，开始时，随着时间增加，晶体的温度升高；温度到达T0时，晶体开始熔解，温度停止上升；直到晶体完全熔解，温度才开始继续升高。晶体的加热曲线§1.1晶体的共性(crystalcharacters)一、长程有序（long-rangeorder）二、自限性和晶面角守恒定律（selflimitationandconservationlawofcrystalplaneangle）三、各向异性（anisotropy）四、固定熔点（immobilitymeltpoint）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。思考题：判断同种晶体的依据是什么？SummaryAsolidissaidtobeacrystalifatomsarearrangedinsuchawaythattheirpositionareexactlyperiodic.

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。