晶体生长理论部分优秀课件.ppt

晶体生长理论部分第1 页，本讲稿共34 页注解：关于层生长理论q溶液中质点堆积到晶芽的不同位置上时，所受引力大小不同，质点将优先堆积到引力最强的位置上，以便释放出可能多的能量，而使晶体的内能达到最小；q 晶体生长过程中，在晶体上可能存在三面凹入角，两面凹入角，一般位置.由于引力与质点数量成正比、与距离的平方成反比，质点向晶芽上堆积时，将优先落在三面凹入角，其次是两面凹入角，最后是一般位置。第2 页，本讲稿共34 页 q理想晶体的生长过程 在晶芽的基础上，落入质点根据引力大小落在相应位置，长完一条行列再长相邻的行列，长满一层面网再长相邻的面网，整个面网成层向外平移。q当晶体停止生长时，其最外层的面网就是实际晶面。每两个相邻面网相交的公共行列就是实际晶棱。q整个晶体被晶面包围，形成占有一定空间的封闭几何多面体形态，表现出晶体的自限性。第3 页，本讲稿共34 页q层生长理论的缺陷 把晶体的生长过程简单化，所描述的晶体生长过程只有在理想情况下才能出现。第4 页，本讲稿共34 页三、布拉维法则 1)布拉维法则内容 在1855年，法国结晶学家布拉维(ABravis)从晶体具有空间格子构造的几何概念出发，论述了实际晶面与空间格子构造中面网之间的关系（布拉维法则）：即实际晶体的晶面常常平行面网中结点密度最大的面网。2）关于布拉维法则的几点说明q晶体生长时，面网上的结点密度与该面网在垂直方向的生长速度成反比。第5 页，本讲稿共34 页q面网密度小的晶面（BC）在生长过程中生长速度快，最后被面网密度大的、生长速度慢的相邻晶面（ABCD)所遮盖；q晶体上最终保留下来的晶面都是一些面网密度大的晶面-布拉维法则的实质。q理论的不足：该法则比较粗略，忽视了晶体生长环境对晶面生长速度的影响。第6 页，本讲稿共34 页四、面角守恒定律 在晶体生长过程中由于受到外部条件的影响，同种晶面发育的形状和大小不同，从而形成偏离理想晶体状态的的歪晶,因此在很长的历史年代，人们没能掌握晶体形态的规律。在1669年，丹麦学者斯丹诺（N.Steno)在对石英和赤铁矿的研究发现（面角守恒定律）：即同种物质的所有晶体，对应晶面间的角度守恒。小知识：1780年，法国学者克兰乔发明了接触测角仪。其老师法国学者罗美德利尔（Rom De LIsle）利用这种测角仪进行了20多年的晶体测角工作，测量了500多种矿物晶体的形状，肯定了面角守恒定律的普遍意义。第7 页，本讲稿共34 页五、晶体定向和晶面符号一）晶体定向 晶体定向在矿物鉴定、矿物形态、内部构造和物理性质的研究工作中具有重要的意义。晶体定向：在晶体上建立一个三维空间坐标系统，在晶体上选择坐标轴和确定每个轴上的度量单位。第8 页，本讲稿共34 页1、晶体定向的相关概念1）晶轴及轴单位q晶轴为给晶体定向，在晶体上所建立的坐标轴称为晶轴。晶轴是设想的贯穿晶体中心的直线，利用它们可以确定晶体中各晶面、晶棱和单形的方位。q轴单位各晶轴上的度量单位称为轴单位（常用a b c表示)。第9 页，本讲稿共34 页2）晶体定向晶轴数目的确定 取决于晶系的类型（对称特点）三方晶系及六方晶系为4个晶轴（分别用X、Y、U、Z轴表示)，其它晶系为3个晶轴(用X、Y、Z 轴表示)。q三轴定向时，晶轴的表示方法 前后轴为x轴，左右轴为y轴，直立轴为z轴，各轴的交点为晶体的中心。正负规定：各晶轴由中心向前、向右及向上的方向为正，反之为负。第10 页，本讲稿共34 页在四晶轴定向中=y 轴 z 轴=z 轴 x轴=轴 z 轴=90=x 轴 y轴=y 轴 轴=轴 x轴=120 3）轴角 各晶轴之间有一定的夹角关系，结晶学中规定两个晶轴正端的夹角称为轴角，分别用、表示。在三晶轴定向中=yz轴=z轴 x轴，=x轴 y轴第1 1 页，本讲稿共34 页2、晶轴的选择原则v晶体中晶轴选择与其内部晶胞划分一致，晶体中三根晶轴的方向应平行于晶胞三根棱的方向，轴单位等于晶胞的三根棱长，即晶体行列结点间距a0、b0、c0。v晶轴选择时，首先选择对称轴为晶轴，当对称轴数量不足或无对称轴时，则选对称面法线方向为晶轴。v如果对称轴和对称面的法线不足或无对称轴时，则选择较发育的晶棱方向为晶轴。v选出的晶轴位置应相互垂直或尽可能互相垂直。第12 页，本讲稿共34 页3、晶体常数（轴率和轴角）晶胞常数中的a0、b0、c0都是用x射线测定的实际长度值，由于晶体定向的目的主要是确定晶面的方向，而不在于确定其具体位置，因此只要知道三个轴单位的比值就可以了。q轴率：定义轴单位a0、b0、c0的连比值a:b:c为轴率。q晶体常数：定义轴率a:b:c及轴角总称为晶体常数，它表示坐标系特征的一组常数。第13 页，本讲稿共34 页4）各晶系的晶体定向方法 由于各晶系对称特点不同，晶轴的选择方法和晶体常数的特点也不同。q在等轴、四方、斜方、单斜和三斜晶系中采用三轴定向；q在三方和六方晶系中，采用四轴定向，定向时，以唯一的高次轴L3、L6（或Li6）为Z轴；在垂直Z轴平面内选择三个正端互成120交角的L2 或对称面的法线方向或适当的晶棱方向作为水平晶轴x、y、u轴。此时轴角=90，=120。第14 页，本讲稿共34 页二）晶面符号与单形符号1、晶面符号（简称面号）1）晶面符号概念 晶体定向后，各晶面在空间的相对位置就可确定，表示晶面在空间的相对位置的符号,称为晶面符号。2）关于晶面符号的说明q晶面符号种类很多，通常采用英国人米勒尔（W.Hmiler)于1839年所创的符号，也称为米氏符号。第15 页，本讲稿共34 页q米氏符号用晶面在三个晶轴上的截矩系数的倒数比来表示。例如：如果晶面ABC在x、y、z三个晶轴上的截距分别为2a、3b、6C。系数2、3、6称为截距系数（通常用p、q、r表示)，其倒数比为3：2：1，则记作（321）为该晶面的米氏符号，小括号内的数字称为晶面指数。q确定米氏符号时，应注意以下几点第16 页，本讲稿共34 页晶面指数排列有统一的规定顺序：对三轴定向：按照x y z轴排列，表示为（h k l）;对三方、六方晶系的四轴定向者，指数按照x y u z 轴排列顺序，一般写成（h k I L）。在读晶面符号时按照字面顺序读出。当晶面平行于某一晶轴时，则看成晶面与该晶轴在无限远处相交，其截矩系数为，此晶面在此晶轴上的晶面指数就为0。第17 页，本讲稿共34 页当晶面与各晶轴相截且截矩系数相等时，则其晶面指数相同，晶面符号为（111）；晶面指数根据晶面截晶轴在负端或正端有正负之分，在负截矩相应的指数上方加上“-”号，如（321）如果只知道晶面与晶轴相截交，但不能确定截矩系数时，则晶面符号写成一般形式：如（h k l），如果与某一轴平行，则用“0”表示，记为（h 0 l）。同一晶体上，任何两个互相平行的晶面，晶面指数的绝对值相等，但正负号相反。第18 页，本讲稿共34 页六、整数定律1）整数定律的内容1774年，法国学者阿羽依（R.J.Haiig)发现：晶体上任何晶面在各晶轴上的截矩系数之比，恒为简单整数比。截矩系数之比数值都是整数;晶面指数也是小整数，一般绝对值不大于3或4，大于6的情况极少。第19 页，本讲稿共34 页2）机理解释晶面是晶体结构中最外层的面网，而晶轴又是晶体构造中的行列，所以晶面与晶轴交截地方必定是结点所在的位置。晶面在晶轴上的截矩即是该晶轴上结点间距的整数倍，截矩系数之比也因而必为整数比。第20 页，本讲稿共34 页又根据布拉维法则，晶体往往被面网密度较大的晶面所包围。由page48图2-27，面网密度越大，其截矩系数之比越简单。结论：晶体上任何晶面在晶轴上的截矩系数之比为简单整数比，其相应的倒数比也是简单整数比，即晶面指数为小整数。第21 页，本讲稿共34 页七、单形符号 单形是由对称要素联系起来的一组同形等大、性质相同的晶面，而晶轴又是根据晶体的对称要素来选择的，因此，同一单形的各个晶面与晶轴都有相同的相对位置。实例：立方体的每一个晶面都垂直一根晶轴而平行于另外两根晶轴，八面体的每一个晶面都截晶轴于等长的位置）。所以同一单形的各个晶面指数的绝对值不变，只有顺序与正负号的区别。第22 页，本讲稿共34 页 如果知道了单形的一个晶面的符号，则该单形的其它晶面符号即可导出。注解 习惯上单形的代表晶面一般选择正指数最多的晶面为代表面；同时遵循先前、次右、后上的原则。如图2-28中的立方体，前端只有一个（100）晶面与x轴正端相交，故以它作为代表面，其单形符号为100。单形符号概念：在单形中选择一个代表晶面，把该晶面的符号用 括起来，代表一单形，称之为单形符号（简称形号），如立方体的形号100，八面体的形号111。第23 页，本讲稿共34 页第24 页，本讲稿共34 页第25 页，本讲稿共34 页第26 页，本讲稿共34 页 石英结晶外形面角：指晶面法线之间的夹角，其数值等于相应晶面的实际夹角之补角。第27 页，本讲稿共34 页 三晶轴定向=yz轴，=z轴 x轴，=x轴 y轴四晶轴定向=y轴 z轴=z轴 x轴=轴 z轴=90=x轴 y轴=y轴 轴=轴 x轴=120 第28 页，本讲稿共34 页第29 页，本讲稿共34 页举例1（2D）zyxOEDFABCyx举例2（3D）ABO=(?)ABO=(?)ACO=(?)ACO=(?)DEF=(?)DEF=(?)ABC=(?)ABC=(?)XYOAB C试试看，你掌握了么？第30 页，本讲稿共34 页布拉维法则图解第31 页，本讲稿共34 页图2 28 立方体和八面体的晶面符号第32 页，本讲稿共34 页第33 页，本讲稿共34 页第34 页，本讲稿共34 页