《大学物理学》课程教学资源（PPT课件）第六章 气体、固体和液体的基本性质 §6-6 固体的性质及晶体结构的一般概念

S6-6固体的性质及晶体结构的一般概念固体的主要形态是晶体，还有非晶体和准晶体。晶体又分为单晶体和多晶体一、固体的一般性质1.固体具有一定的体积并保持自已的一定形状单晶体具有自发地形成封闭凸多面体的特性称为晶体的自限性。通常把围成单晶凸多面体的光滑平面称为晶体的晶面，不同晶面之间的交线称为晶棱不同晶棱的交汇点称为顶点

1 固体的主要形态是晶体，还有非晶体和准晶体。晶 体又分为单晶体和多晶体。 一、固体的一般性质 1. 固体具有一定的体积并保持自己的一定形状 单晶体具有自发地形成封闭凸多面体的特性称为 晶体的自限性。通常把围成单晶凸多面体的光滑平 面称为晶体的晶面，不同晶面之间的交线称为晶棱， 不同晶棱的交汇点称为顶点。 §6-6 固体的性质及晶体结构的一般概念

由于生长条件的不同，同一种晶体会有不同的外形。尽管同一种晶体有不同的外形，但是相应晶面间的夹角却是恒定不变的，这个规律称为晶面角守恒定律。2.单晶体具有各向异性沿单晶体不同方向，其力学性质、电磁性质、热学性质和光学性质一般各不相同，这称为各向异性多晶体和非晶体则不存在这种各向异性。3.晶体具有确定的熔点晶体开始熔化的温度称为熔点。凡是晶体(无论单晶体，还是多晶体)都具有确定的熔点。而非晶体没有确定的熔点

2 2. 单晶体具有各向异性 沿单晶体不同方向，其力学性质、电磁性质、热 学性质和光学性质一般各不相同，这称为各向异性。 多晶体和非晶体则不存在这种各向异性。 3. 晶体具有确定的熔点 晶体开始熔化的温度称为熔点。凡是晶体(无论单 晶体，还是多晶体)都具有确定的熔点。而非晶体没 有确定的熔点。 由于生长条件的不同，同一种晶体会有不同的外 形。尽管同一种晶体有不同的外形，但是相应晶面 间的夹角却是恒定不变的，这个规律称为晶面角守 恒定律

一、关于晶体结构的一些概念1.空间点阵的概念晶体的构成可分为离子晶体、分子晶体和原子晶体。构成晶体的粒子在空间重复排列的规律性称为晶体的周期性。周期性是晶体的一种基本特征构成晶体的粒子中心在空间周期性地重复排列就形成了一定的格架或阵列，称为空间点阵，或称晶格，也称布拉维格子。晶体粒子的中心位置，称为晶格的格点，或结点。空间点阵是晶体结构的数学抽象

3 构成晶体的粒子中心在空间周期性地重复排列就 形成了一定的格架或阵列，称为空间点阵，或称晶 格，也称布拉维格子。晶体粒子的中心位置，称为 晶格的格点，或结点。 空间点阵是晶体结构的数学抽象。 二、关于晶体结构的一些概念 1. 空间点阵的概念 晶体的构成可分为离子晶体、分子晶体和原子晶 体。构成晶体的粒子在空间重复排列的规律性称为 晶体的周期性。周期性是晶体的一种基本特征

在晶体中从任一个结点出发沿任一方向的直线上经过相同的距离后会重复遇到其他结点，这个距离就称为平移周期对于同一种晶体的空间点阵，沿空间不同方向有不同的平移周期。点阵的平移周期是晶体结构的周期性的反映

4 对于同一种晶体的空 间点阵，沿空间不同方 向有不同的平移周期。 点阵的平移周期是晶体 结构的周期性的反映。 在晶体中从任一个结点 出发沿任一方向的直线上 经过相同的距离后会重复 遇到其他结点，这个距离 就称为平移周期

2.原胞和晶胞的概念由于空间点阵的周期性，可以取以结点为顶点、以平移周期为边长的平行六面体作为一个基本的几何单元，这种几何单元称为原胞（b）面心立方（c）体心立方（a）简单立方对原胞来说，其结点都处于平行六面体的顶角上内部和面上都不包含结点。显然原胞是反映晶体结构周期性的最小单位

5 2. 原胞和晶胞的概念 由于空间点阵的周期性，可以取以结点为顶点、以 平移周期为边长的平行六面体作为一个基本的几何单 元，这种几何单元称为原胞。 对原胞来说，其结点都处于平行六面体的顶角上， 内部和面上都不包含结点。显然原胞是反映晶体结 构周期性的最小单位

原胞的两个特点：（1）以这样的几何单元在空间重复排列可以得到整个空间点阵：（2）在任何两个这样的几何单元中对应结点上的物理性质相同。任何晶体除了具有周期性外，还各自具有一定的对称性，不同的晶体不同外形就反映了晶体对称性为了既能反映晶体结构的周期性，同时又能反映其对称性，结晶学上提出晶胞概念：其体积不一定是最小的，结点不仅在顶角上，还可以在平行六面体的体心或面心上，但边长总是一个平移周期，这样的重复单元称为晶胞。晶胞的边长称为晶格常量，或点阵常量。根据晶胞所反映的周期性和对称性，群论理论证明，晶体只能有14种不同类型的晶胞，分属于七大晶系

6 任何晶体除了具有周期性外，还各自具有一定的 对称性，不同的晶体不同外形就反映了晶体对称性。 为了既能反映晶体结构的周期性，同时又能反映其 对称性，结晶学上提出晶胞概念:其体积不一定是最 小的，结点不仅在顶角上，还可以在平行六面体的 体心或面心上，但边长总是一个平移周期，这样的 重复单元称为晶胞。 原胞的两个特点： (1) 以这样的几何单元在空间重复排列可以得到整 个空间点阵；(2) 在任何两个这样的几何单元中， 对应结点上的物理性质相同。 晶胞的边长称为晶格常量，或点阵常量。根据晶 胞所反映的周期性和对称性，群论理论证明，晶体 只能有14种不同类型的晶胞，分属于七大晶系

3.晶轴和晶面的概念在空间点阵中，凡是通过两个结点的直线必定通过多个结点，这种直线称为晶轴。在晶格中存在着各种取向的晶轴。任意一种取向的晶轴有许多条，它们互相平行、轴上结点的密度相同，沿晶轴方向的物理性质相同。在空间点阵中，凡通过三个结点的平面必定通过多个结点，这种平面称为晶面。在晶格中存在着各种取向的晶面。任意一种取向的晶面有许多个，它们互相平行、晶面上结点的密度相同，同类晶面上具有相同的物理性质

7 3. 晶轴和晶面的概念 在空间点阵中，凡是通过两个结点的直线必定通 过多个结点，这种直线称为晶轴。在晶格中存在着 各种取向的晶轴。任意一种取向的晶轴有许多条， 它们互相平行、轴上结点的密度相同，沿晶轴方向 的物理性质相同。 在空间点阵中，凡通过三个结点的平面必定通过 多个结点，这种平面称为晶面。在晶格中存在着各 种取向的晶面。任意一种取向的晶面有许多个，它 们互相平行、晶面上结点的密度相同，同类晶面上 具有相同的物理性质