2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：晶體結(jié)構(gòu)

晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：原子規(guī)則排列，主要體現(xiàn)是原子排列具有周期性，或者稱長(zhǎng)程有序。有此排列結(jié)構(gòu)的材料為晶體。晶體中原子、分子規(guī)則排列的結(jié)果使晶體具有規(guī)則的幾何外形，X射線衍射已證實(shí)這一結(jié)論。

晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu)：不具有長(zhǎng)程有序。有此排列結(jié)構(gòu)的材料為非晶體。了解固體結(jié)構(gòu)的意義：固體中原子排列形式是研究固體材料宏觀性質(zhì)和各種微觀過程的基礎(chǔ)。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)概括為是由一些相同點(diǎn)子在空間有規(guī)則作周期性無限分布，這些點(diǎn)子的總體稱為點(diǎn)陣。一、布喇菲的空間點(diǎn)陣學(xué)說（該學(xué)說正確地反映了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程有序特征，后來被空間群理論充實(shí)發(fā)展為空間點(diǎn)陣學(xué)說，形成近代關(guān)于晶體幾何結(jié)構(gòu)的完備理論。）關(guān)于結(jié)點(diǎn)的說明：

當(dāng)晶體是由完全相同的一種原子組成，結(jié)點(diǎn)可以是原子本身位置。當(dāng)晶體中含有數(shù)種原子，這數(shù)種原子構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)單元（基元），結(jié)點(diǎn)可以代表基元重心，原因是所有基元的重心都是結(jié)構(gòu)中相同位置，也可以代表基元中任意點(diǎn)子

結(jié)點(diǎn)示例圖1.點(diǎn)子空間點(diǎn)陣學(xué)說中所稱的點(diǎn)子，代表著結(jié)構(gòu)中相同的位置，也為結(jié)點(diǎn)，也可以代表原子周圍相應(yīng)點(diǎn)的位置。晶體由基元沿空間三個(gè)不同方向，各按一定的距離周期性地平移而構(gòu)成，基元每一平移距離稱為周期。在一定方向有著一定周期，不同方向上周期一般不相同?；揭平Y(jié)果：點(diǎn)陣中每個(gè)結(jié)點(diǎn)周圍情況都一樣。2.點(diǎn)陣學(xué)說概括了晶體結(jié)構(gòu)的周期性3.晶格的形成通過點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)，可以作許多平行的直線族和平行的晶面族，點(diǎn)陣成為一些網(wǎng)格------晶格。

平行六面體原胞概念的引出：

由于晶格周期性，可取一個(gè)以結(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)，邊長(zhǎng)等于該方向上的周期的平行六面體作為重復(fù)單元，來概括晶格的特征。即每個(gè)方向不能是一個(gè)結(jié)點(diǎn)（或原子）本身，而是一個(gè)結(jié)點(diǎn)（或原子）加上周期長(zhǎng)度為a的區(qū)域，其中a叫做基矢。這樣的重復(fù)單元稱為原胞。

原胞（重復(fù)單元）的選取規(guī)則

反映周期性特征：只需概括空間三個(gè)方向上的周期大小，原胞可以取最小重復(fù)單元（物理學(xué)原胞），結(jié)點(diǎn)只在頂角上。反映對(duì)稱性特征：晶體都具有自己特殊對(duì)稱性。結(jié)晶學(xué)上所取原胞體積不一定最小，結(jié)點(diǎn)不一定只在頂角上，可以在體心或面心上（晶體學(xué)原胞）；原胞邊長(zhǎng)總是一個(gè)周期，并各沿三個(gè)晶軸方向；原胞體積為物理學(xué)原胞體積的整數(shù)倍數(shù)。

布喇菲點(diǎn)陣的特點(diǎn)：每點(diǎn)周圍情況都一樣。是由一個(gè)結(jié)點(diǎn)沿三維空間周期性平移形成，為了直觀，可以取一些特殊的重復(fù)單元（結(jié)晶學(xué)原胞）。

完全由相同的一種原子組成，則這種原子組成的網(wǎng)格為布喇菲格子，和結(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)格相同。

晶體的基元中包含兩種或兩種以上原子，每個(gè)基元中，相應(yīng)的同種原子各構(gòu)成和結(jié)點(diǎn)相同網(wǎng)格----子晶格（或亞晶格）。

復(fù)式格子（或晶體格子）是由所有相同結(jié)構(gòu)子晶格相互位移套構(gòu)形成。4.結(jié)點(diǎn)的總結(jié)------布喇菲點(diǎn)陣或布喇菲格子晶體格子（簡(jiǎn)稱晶格）：晶體中原子排列的具體形式。原子規(guī)則堆積的意義：把晶格設(shè)想成為原子規(guī)則堆積，有助于理解晶格組成，晶體結(jié)構(gòu)及與其有關(guān)的性能等。二、晶格的實(shí)例1.簡(jiǎn)單立方晶格2.體心立方晶格3.原子球最緊密排列的兩種方式特點(diǎn)：層內(nèi)為正方排列，是原子球規(guī)則排列的最簡(jiǎn)單形式；原子層疊起來，各層球完全對(duì)應(yīng)，形成簡(jiǎn)單立方晶格；這種晶格在實(shí)際晶體中不存在，但是一些更復(fù)雜的晶格可以在簡(jiǎn)單立方晶格基礎(chǔ)上加以分析。

原子球的正方排列簡(jiǎn)單立方晶格典型單元????????1.簡(jiǎn)單立方晶格簡(jiǎn)單立方晶格的原子球心形成一個(gè)三維立方格子結(jié)構(gòu)，整個(gè)晶格可以看作是這樣一個(gè)典型單元沿著三個(gè)方向重復(fù)排列構(gòu)成的結(jié)果。?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????