ch1晶体学基础.ppt
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1、1.晶体学基础引言引言引言引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础雪花晶体,早在汉代就有关于雪花晶体,早在汉代就有关于“六出雪花六出雪花”的记载,正确地描绘的记载,正确地描绘出晶体的外形。出晶体的外形。引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言在在微微重重力力条条件件下下生生长长的的人人胰胰岛岛素素晶晶体体的的颗颗粒粒比比地地表表环环境境下下生生长长的的晶晶体体大大的多。的多。第一章第一章第一章
2、第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础引言现代结晶化学的发展现代结晶化学的发展现代结晶化学的发展现代结晶化学的发展第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础 ntgen,18451923)ntgen,18451923)德国物理学家德国物理学家德国物理学家德国物理学家伦琴夫人手骨的X-Ray照片,可以清楚地看见手指上的戒指。引言1912年,劳厄为了解释晶体的X-Ray衍射图,对一维点阵从X-Ray的衍射出发,推导出了决定晶体
3、衍射方向的劳厄方程。第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础劳厄劳厄劳厄劳厄(M.von laue,18791960)(M.von laue,18791960)德国物理学家德国物理学家德国物理学家德国物理学家1912年,在劳厄思想的指导下,夫里 德 里 希 和 克 尼 平(德 国)用CuSO45H2O晶体做光栅进行实验,得出了第一张X-Ray衍射图。由劳厄签名的第一张由劳厄签名的第一张X-rayX-ray照片照片引言1913年,W.L.Bragg用X-Ray衍射法测定了第一个晶体结构NaCl晶体结构。1914年,W.H.Bragg提出了衍射强度的定义和测量方法。X射线
4、结构分析的建立,标志着经典晶体学发展成为现代晶体学。第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础布拉格父子布拉格父子布拉格父子布拉格父子(W.L.Bragg,18901971(W.L.Bragg,18901971(左左左左)和和和和W.H.Bragg,18621942)W.H.Bragg,18621942)英国物理学家英国物理学家英国物理学家英国物理学家1.1 晶体结构的周期性第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性1.1.1 晶体结构的周期性与点阵(1)晶
5、体结构的周期性 晶体是一种内部粒子(原子、分子、离子)或粒子集团在空间按一定规律周期性重复排列而成的固体。周期性周期性:一定数量和种类的粒子在空间排列时,在一定方向上,相隔一定的距离重复地出现。周期性结构的二要素:周期性重复的内容结构基元周期性重复的方式周期的大小和方向点点点点阵阵阵阵1.1.1 晶体结构的周期性与点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性(2)点阵结构与点阵一维点阵结构与直线点阵.NaCl晶体中沿某晶棱方向上排列的一列离子一维点阵结构与直线点阵第一章第一章第一
6、章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性.聚乙烯链型分子 CH2-CH2n.石墨晶体中的一列原子一维点阵结构与直线点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性基本向量(素向量)a:连接相邻两点阵点所得向量。平移T:图形中所有点沿相同的方向平行移动相同的距离。平移群:图形中全部平移操作的集合。一维平移群表示为:Tm=ma;m=0,1,2(2)点阵结构与点阵第一章第一章第一章第一章 晶
7、体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性二维点阵结构和平面点阵.NaCl晶体中平行与某一晶面的一层离子二维点阵结构和平面点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性.石墨晶体中一层C原子二维点阵结构和平面点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性平面格子:连接平面点阵中各阵点所
8、得网格。与平面点阵本质相同,绘制容易,表达清楚。二维点阵结构和平面点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性平面点阵单位:平面点阵单位:平面点阵单位:平面点阵单位:二维点阵结构和平面点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性二维平移群 将素单位中2个互不平行的边作为平面点阵的基本向量,则两两连接该平面点阵中所有点阵点所得向量可用这两个基本向量表示:按所有向量进行
9、的平移构成二维平移群:按所有向量进行的平移构成二维平移群:按所有向量进行的平移构成二维平移群:按所有向量进行的平移构成二维平移群:(2)点阵结构与点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性三维点阵结构与空间点阵三维点阵结构与空间点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性ni三维点阵结构与空间点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第
10、一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性1.1.1 晶体结构的周期性与点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性(3)点阵及其基本性质 点阵:按连接任意任意任意任意两点所得向量进行平移后能够复原复原复原复原的一组点称为点阵。构成点阵的二个必要条件:构成点阵的二个必要条件:构成点阵的二个必要条件:构成点阵的二个必要条件:点数无穷多点数无穷多点数无穷多点数无穷多各点所处环境完全相同各点所处环境完全相同各点所处环境完全相同各点所处环境完
11、全相同(3)点阵及其基本性质第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性点阵与平移群的关系:连接任意两点所得向量必须属于平移群;连接任意两点所得向量必须属于平移群;属于平移群的任意向量的一端落在任意点阵点时,其另一端必落在此点阵中另一点属于平移群的任意向量的一端落在任意点阵点时,其另一端必落在此点阵中另一点阵点上。阵点上。点阵与点阵结构的关系:点阵反映点阵结构周期性的科学抽象。点阵反映点阵结构周期性的科学抽象。点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象。点阵结构是点阵理论的实践依据和
12、具体研究对象。(3)点阵及其基本性质第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性1.1.1 晶体结构的周期性与点阵第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性综综上上所所述述,点点阵阵、点点阵阵结结构构及及晶晶体体之之间间存存在在一一一一对对应应的的关系:关系:点点阵阵中中每每一一点点阵阵点点对对应应着着点点阵阵结结构构中中的的一一个个结结构构基基元元,在在晶晶体体中中则则
13、是是一一些些组组成成晶晶体体的的实实物物微微粒粒,即即原原子子、分分子子或或离离子子等等,或或是是这这些些微微粒粒的的集集团团;空空间间点点阵阵中中的的基基本本单单位位是是一一个个个个小小的的平平行行六六面面体体,在在点点阵阵结结构构中中就就是是把把每每个个点点阵阵点点回回复复了了它它所所代代表表的的结结构构基基元元后后的的实实体体单单位位,在在晶晶体体中中即即为为晶晶胞胞。相相应应地地,素素单单位位和和复复单单位位则则分分别别对对应应着着素晶胞和复晶胞。素晶胞和复晶胞。1.1 晶体结构的周期性第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构
14、的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性1.1.2 晶体结构参数为为了了能能准准确确明明了了地地描描述述晶晶体体结结构构,必必须须借借助助一一些些晶晶体体结结构构参参数数,即即晶晶胞胞参参数数与与原原子子坐坐标标参参数数、晶晶面面指标、晶面间距等。指标、晶面间距等。1.1.2 晶体结构参数第一章第一章第一章第一章 晶体学基础晶体学基础晶体学基础晶体学基础第一节第一节第一节第一节 晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性晶体结构的周期性(1)晶胞参数与原子坐标参数晶胞:空间格子将晶体结构截成的一个个大小、形状相同,包含等同内容的基本单元。晶胞是晶体结构的最小单位,它将体现
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