晶体内部结构的微观对称精选课件.ppt

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1、关于晶体内部结构的微观对称471第一页，本课件共有47页472一、一、1414种空间格子（种空间格子（1414种布拉维格子）种布拉维格子）种布拉维格子）种布拉维格子）p平行六面体的选择（即画格子）平行六面体的选择（即画格子）对于每一种晶体结构，其结点对于每一种晶体结构，其结点对于每一种晶体结构，其结点对于每一种晶体结构，其结点（相当点）分布是客观存在的，（相当点）分布是客观存在的，（相当点）分布是客观存在的，（相当点）分布是客观存在的，但平行六面体的选择是人为的。但平行六面体的选择是人为的。但平行六面体的选择是人为的。但平行六面体的选择是人为的。找相当点找相当点空间格子空间格子平行六面体平行六

2、面体选择平行六面体必须遵循一定的原则。选择平行六面体必须遵循一定的原则。画格子的过程，实际上就是在研画格子的过程，实际上就是在研究晶体结构中是什么样的平移周究晶体结构中是什么样的平移周期，即：研究其平移对称性。期，即：研究其平移对称性。第二页，本课件共有47页473FF选选选选取的平行六面体能反映取的平行六面体能反映取的平行六面体能反映取的平行六面体能反映结结结结点分布整体所固有的点分布整体所固有的点分布整体所固有的点分布整体所固有的对对对对称性称性称性称性；FF在上述前提下在上述前提下在上述前提下在上述前提下，所，所，所，所选选选选取的平行六面体中棱与棱之取的平行六面体中棱与棱之取的平行六面

3、体中棱与棱之取的平行六面体中棱与棱之间间间间的直角关系的直角关系的直角关系的直角关系力求最多；力求最多；力求最多；力求最多；FF在在在在满满满满足以上两个条件的基足以上两个条件的基足以上两个条件的基足以上两个条件的基础础础础上上上上，所，所，所，所选选选选取的平行六面体的体取的平行六面体的体取的平行六面体的体取的平行六面体的体积积积积力力力力求最小。求最小。求最小。求最小。平行六面体的选择原则：下面两个平面点阵图案中，请同学们画出空间格子：下面两个平面点阵图案中，请同学们画出空间格子：4mmmm2第三页，本课件共有47页4744mm引出一个问题：空间格子可以有带心的格子；引出一个问题：空间格子

4、可以有带心的格子；另外请思考：如果右面的图案对称为另外请思考：如果右面的图案对称为3m，该怎么画？，该怎么画？mm2第四页，本课件共有47页475上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定向原则是一致的（回忆晶体定向原则？），也就向原则是一致的（回忆晶体定向原则？），也就是说，我们在宏观晶体上选出的晶轴就是内部晶是说，我们在宏观晶体上选出的晶轴就是内部晶体结构中空间格子三个方向的行列。体结构中空间格子三个方向的行列。第五页，本课件共有47页476平行六面体的形状和大小由晶胞参数平行六面体的形状和大小由晶胞参数平行六面体的形状和大小由晶胞参数平行六面体的形状

5、和大小由晶胞参数(a(a(a(a0 0 0 0、b b b b0 0 0 0、c c c c0 0 0 0；、)决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。在晶体宏观形态可得到各晶系在晶体宏观形态可得到各晶系晶体常数特点晶体常数特点（据对称特点得出），（据对称特点得出），晶体常数晶体常数与与微观的晶胞参数微观的晶胞参数对应，但微观结构中可以得到晶胞参数的具体数值。对应，但微观结构中可以得到晶胞参数的具体数值。p 各晶系平行六面体形状和大小各晶系平行六面体形状和大小由晶胞参数决定由

6、晶胞参数决定由晶胞参数决定由晶胞参数决定各晶系平行六面体的形状各晶系平行六面体的形状第六页，本课件共有47页477在平行六面体中在平行六面体中在平行六面体中在平行六面体中，结结结结点点点点(相当点相当点相当点相当点)分布只能有分布只能有分布只能有分布只能有4 4 4 4种情况，种情况，种情况，种情况，对应对应对应对应4 4 4 4种种种种格子格子格子格子结结结结点分布点分布点分布点分布类类类类型：型：型：型：p平行六面体中结点的分布平行六面体中结点的分布原始格子原始格子原始格子原始格子(P)(P)(P)(P)：结结结结点分布于平行六面体的点分布于平行六面体的点分布于平行六面体的点分布于平行六面

7、体的8 8 8 8个角个角个角个角顶顶顶顶上。上。上。上。底心格子底心格子底心格子底心格子(C)(C)(C)(C)：结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶及某一及某一及某一及某一对对对对面中心。可分面中心。可分面中心。可分面中心。可分为为为为：体心格子体心格子体心格子体心格子(I)(I)(I)(I)：结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶和体中心。和体中心。和体中心。和体中心。面心格子面心格子面心格子面心格子(F)(F)(F)(F)：结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体

8、角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶和和和和3 3 3 3对对对对面中心。面中心。面中心。面中心。C C C C心格子心格子心格子心格子(C)(C)(C)(C)，结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶和平行和平行和平行和平行(001)(001)(001)(001)一一一一对对对对面中心；面中心；面中心；面中心；A A A A心格子心格子心格子心格子(A)(A)(A)(A)，结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶和平行和平行和平行和平行(100)(100)(100)(

9、100)一一一一对对对对面中心；面中心；面中心；面中心；B B B B心格子心格子心格子心格子(B)(B)(B)(B)，结结结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶顶顶和平行和平行和平行和平行(010)(010)(010)(010)一一一一对对对对面中心。面中心。面中心。面中心。一般地，底心格子指一般地，底心格子指一般地，底心格子指一般地，底心格子指C C心格子。心格子。心格子。心格子。第七页，本课件共有47页478在在28种空间格子中，一些格子彼此重复并可转换，一些不符合某晶系的种空间格子中，一些格子彼此重复并可转换，一些不符合某晶系的对称特点

10、不能在该晶系中存在对称特点不能在该晶系中存在只有只有14种空间格子，也叫种空间格子，也叫14种布拉维格种布拉维格子。（子。（A.Bravais，1848）p 14 14种布拉种布拉维维格子格子七个晶系七个晶系七套晶体常数七套晶体常数七种平行六面体种形状七种平行六面体种形状每种形状有四种类型每种形状有四种类型就有就有74=28种空间格子？种空间格子？例例1：四方底心格子：四方底心格子四方原始格子四方原始格子例例2：立方底心格子不符合等轴晶系对称。：立方底心格子不符合等轴晶系对称。那么请思考：立方底心格子符合什么晶系的对称？那么请思考：立方底心格子符合什么晶系的对称？第八页，本课件共有47页479

11、 1 14 4种种布布拉拉维维格格子子第九页，本课件共有47页4710晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，但是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的但是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的但是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的但是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的对称；晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。对称；晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。对称；晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。对称；

12、晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。二、晶体内部结构的对称要素二、晶体内部结构的对称要素FF在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和相似的对称要素。相似的对称要素。相似的对称要素。相似的对称要素。FF在晶体结构中出现了一种在晶体外形上不可能有的对称操作在晶体结构中出现了一种在晶体外形上不可能有的对称操作在晶体结构中出现了一种在晶体外形上不可能有的对称操作在晶体结构中出现了一种在晶体外形上不可能有的对称操作平移操

13、作平移操作平移操作平移操作。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称要素。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称要素。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称要素。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称要素外，还出现了一些特有的对称要素。外，还出现了一些特有的对称要素。外，还出现了一些特有的对称要素。外，还出现了一些特有的对称要素。内部对称与外部对称区别：内部对称与外部对称区别：第十页，本课件共有47页4711 平移平移轴轴为一直线，图形沿此直线移动一定距为一直线，图形沿此直线移动一定距离，可使相等部分重合，晶体结构中任一行列都是平移离，可使相等部分重合，晶体结构中任一行列

14、都是平移轴。轴。宏观的对称要素宏观的对称要素 +内部特有的对称要素内部特有的对称要素 举例：举例：NaClNaCl晶体结构晶体结构二、晶体内部结构的对称要素二、晶体内部结构的对称要素第十一页，本课件共有47页4712当当当当结结结结构构构构围绕围绕围绕围绕此直此直此直此直线线线线旋旋旋旋转转转转一定角度，并平行此直一定角度，并平行此直一定角度，并平行此直一定角度，并平行此直线线线线移移移移动动动动一定距离后，一定距离后，一定距离后，一定距离后，结结结结构中的每一构中的每一构中的每一构中的每一质质质质点都和与其相同的点都和与其相同的点都和与其相同的点都和与其相同的质质质质点重合，整个点重合，整个

15、点重合，整个点重合，整个结结结结构自相重合。构自相重合。构自相重合。构自相重合。螺旋轴螺旋轴ns s晶体晶体晶体晶体结结结结构中一条假想的直构中一条假想的直构中一条假想的直构中一条假想的直线线线线螺旋螺旋螺旋螺旋轴轴轴轴的国的国的国的国际际际际符号写成符号写成符号写成符号写成n ns s。n n为轴为轴为轴为轴次，次，次，次，s s为为为为小于小于小于小于n n的自然数。的自然数。的自然数。的自然数。nn轴轴轴轴次，次，次，次，n=1n=1，2 2，3 3，4 4，6 6ss代表沿螺旋代表沿螺旋代表沿螺旋代表沿螺旋轴轴轴轴方向方向方向方向质质质质点平移的距离（螺距）。点平移的距离（螺距）。点平

16、移的距离（螺距）。点平移的距离（螺距）。若螺旋若螺旋若螺旋若螺旋轴轴轴轴方向方向方向方向结结结结点点点点间间间间距距距距为为为为T T，质质质质点平移距离点平移距离点平移距离点平移距离t=(s/n)Tt=(s/n)T，t t为为为为螺距螺距螺距螺距第十二页，本课件共有47页4713螺旋轴据其轴次和螺距可分为螺旋轴据其轴次和螺距可分为21；31、32；41、42、43；61、62、63、64、65共共11种。它们各代表什么意思？种。它们各代表什么意思？举例：举例：41 意为按意为按右旋右旋方向旋转方向旋转90度后移距度后移距1/4T；而；而43意为按意为按右旋右旋方向旋转方向旋转90度后移距度后

17、移距3/4T。那么，。那么，41和和43是什么关系？是什么关系？41和和43是旋向相反的关系。是旋向相反的关系。第十三页，本课件共有47页4714A滑移面滑移面B滑移面滑移面C滑移面滑移面按滑移方向和距离滑移面分按滑移方向和距离滑移面分为为a、b、c、n、d5种种轴向滑移，移距轴向滑移，移距1/2a，1/2b，1/2c。N对角线滑移，移距对角线滑移，移距1/2(a+b)、1/2(b+c)、1/2(c+a)、1/2(a+b+c)。D金刚石型滑移，移距金刚石型滑移，移距1/4(a+b)、1/4(b+c)、1/4(a+c)、1/4(a+b+c)。p 滑移面滑移面晶体结构中一假想的平面晶体结构中一假想

18、的平面晶体结构中一假想的平面晶体结构中一假想的平面第十四页，本课件共有47页4715三、空间群三、空间群晶体结构对称要素晶体结构对称要素晶体结构对称要素晶体结构对称要素(操作操作操作操作)的组合的组合的组合的组合(复合复合复合复合)空间群是由对称型（点群）与平移对称复合产生，空间群是由对称型（点群）与平移对称复合产生，即即:32点群点群+14种空间格子种空间格子（平移群）（平移群）=230种空间种空间群。群。每一点群可产生多个空间群，即每个点群对应多每一点群可产生多个空间群，即每个点群对应多个空间群。个空间群。空间群与点群体现了晶体内部结构的对称与晶体空间群与点群体现了晶体内部结构的对称与晶体

19、外形对称的统一。外形对称的统一。如如 在晶体外形某一方向上有在晶体外形某一方向上有4 4，则则则则在晶体内部在晶体内部在晶体内部在晶体内部结结结结构中相构中相构中相构中相应应应应方向可能有方向可能有方向可能有方向可能有4 4 4 4、4 4 4 41 1 1 1、4 4 4 42 2、4 4 4 43 3，也可能有，也可能有，也可能有，也可能有2 2 2 2、2 2 2 21 1 1 1；如果外形上如果外形上如果外形上如果外形上有有有有对对对对称面称面称面称面，则则则则内部相内部相内部相内部相应应应应方向可能有滑移面。方向可能有滑移面。方向可能有滑移面。方向可能有滑移面。第十五页，本课件共有4

20、7页4716S S空空空空间间间间群的国群的国群的国群的国际际际际符号符号符号符号有两个有两个有两个有两个组组组组成部分：成部分：成部分：成部分：空间群的符号空间群的符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号如上述如上述如上述如上述对对对对称型称型称型称型(点群点群点群点群)4(L)4(L)4(L)4(L4 4 4 4)相相相相应应应应的的的的6 6 6 6个空个空个空个空间间间间群的国群的国群的国群的国际际际际符号分符号分符号分符号分别为别为别为别为P4P4P4P4、P4P4P4P41 1 1 1、P4P4P4

21、P42 2 2 2、P4P4P4P43 3 3 3、I4I4I4I4、I4I4I4I41 1 1 1。rr前一部分：大写英文字母，表示格子前一部分：大写英文字母，表示格子前一部分：大写英文字母，表示格子前一部分：大写英文字母，表示格子类类类类型型型型PPPP，C(AC(AC(AC(A、B)B)B)B)，I I I I，FFFFrr后一部分：与后一部分：与后一部分：与后一部分：与对对对对称型的国称型的国称型的国称型的国际际际际符号基本相同，只是其中晶体的某些宏符号基本相同，只是其中晶体的某些宏符号基本相同，只是其中晶体的某些宏符号基本相同，只是其中晶体的某些宏观观观观对对对对称要素的符号称要素的

22、符号称要素的符号称要素的符号换换换换成相成相成相成相应应应应的内部的内部的内部的内部结结结结构构构构对对对对称要素的符号。称要素的符号。称要素的符号。称要素的符号。例如：例如：P42/mnm它的点群是什么？格子类型是什么？在它的点群是什么？格子类型是什么？在什么什么方向有什么对称要素？方向有什么对称要素？第十六页，本课件共有47页4717等效点系等效点系指晶体结构中由一原始点经空间群指晶体结构中由一原始点经空间群中所有对称要素操作所推导出来的一套规则点系。中所有对称要素操作所推导出来的一套规则点系。单形单形由一原始晶面经对称型中所有对称要素操由一原始晶面经对称型中所有对称要素操作所推导出来的一

23、组晶面作所推导出来的一组晶面四、等效点系四、等效点系四、等效点系四、等效点系在晶体结构中，质点按等效点系分布，同种类型在晶体结构中，质点按等效点系分布，同种类型质点占据一套或几套等效点系，不同种类型质点不质点占据一套或几套等效点系，不同种类型质点不能占据同一套等效点系。能占据同一套等效点系。等效点系与空间群的关系，相当于单形与对称型的关系。等效点系与空间群的关系，相当于单形与对称型的关系。需要强调的是：需要强调的是：等效点并不一定是相当点。等效点并不一定是相当点。等效点并不一定是相当点。等效点并不一定是相当点。相当点一定是等效点。相当点一定是等效点。相当点一定是等效点。相当点一定是等效点。第十

24、七页，本课件共有47页4718本章重点本章重点F平行六面体的选择，即格子的画法；平行六面体的选择，即格子的画法；F内部结构的对称与外部形态对称的统一；内部结构的对称与外部形态对称的统一；（晶系与空间格子形状的统一（晶系与空间格子形状的统一,画格子与选晶轴的统一画格子与选晶轴的统一,对对称要素内外的统一称要素内外的统一,点群与空间群的对应点群与空间群的对应,单形与等效点系单形与等效点系的对应）的对应）F为什么只有为什么只有14种空间格子的原因；种空间格子的原因；F会读懂内部对称要素的各种符号：会读懂内部对称要素的各种符号：如：如：31，42，65，n,d,F空间群及其国际符号：如：空间群及其国际

25、符号：如：Pn3m,Cmcm第十八页，本课件共有47页4719S S 气相气相气相气相结结结结晶固相晶固相晶固相晶固相S S液相（溶液或熔体）液相（溶液或熔体）液相（溶液或熔体）液相（溶液或熔体）结结结结晶固相晶固相晶固相晶固相S S非晶固相非晶固相非晶固相非晶固相结结结结晶固相晶固相晶固相晶固相S S一种一种一种一种结结结结晶固相晶固相晶固相晶固相另一种另一种另一种另一种结结结结晶固相。晶固相。晶固相。晶固相。晶体生长过程晶体生长过程晶体生长过程晶体生长过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造排列堆积的过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造排列堆积的过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造

26、排列堆积的过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造排列堆积的过程非晶质体向晶体的自发转化非晶质体向晶体的自发转化同质多相、固溶体分离、再结晶同质多相、固溶体分离、再结晶同质多相、固溶体分离、再结晶同质多相、固溶体分离、再结晶火山喷气中的硫磺的形成火山喷气中的硫磺的形成盐岩、膏盐的形成；岩浆结晶盐岩、膏盐的形成；岩浆结晶第八章 晶体生长简介第十九页，本课件共有47页4720成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一相变过成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一相变过成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一相变过成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一

27、相变过程中体系自由能的变化为：程中体系自由能的变化为：程中体系自由能的变化为：程中体系自由能的变化为：一、成核一、成核形成晶核，晶体生长过程的第一步形成晶核，晶体生长过程的第一步形成晶核，晶体生长过程的第一步形成晶核，晶体生长过程的第一步G=Gv+Gs 8-1式中式中式中式中 Gv新相形成时体自由能的变化，且新相形成时体自由能的变化，且新相形成时体自由能的变化，且新相形成时体自由能的变化，且GGv v0 0 GS S新相形成时新相与旧相界面的表面能，新相形成时新相与旧相界面的表面能，新相形成时新相与旧相界面的表面能，新相形成时新相与旧相界面的表面能，GGS S0 0即：晶核的形成，一方面由于体

28、系从液相即：晶核的形成，一方面由于体系从液相即：晶核的形成，一方面由于体系从液相即：晶核的形成，一方面由于体系从液相转变为结转变为结转变为结转变为结晶相而使体系自晶相而使体系自晶相而使体系自晶相而使体系自由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能升高。由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能升高。由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能升高。由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能升高。只有当只有当只有当只有当G G G G 0 0 0 0时时时时，成核，成核，成核，成核过过过过程才能程才能程才能程才能发发发发生，因此，晶核是否能形成，就生

29、，因此，晶核是否能形成，就生，因此，晶核是否能形成，就生，因此，晶核是否能形成，就在于在于在于在于GvGvGvGv与与与与GsGsGsGs的相的相的相的相对对对对大小。大小。大小。大小。第二十页，本课件共有47页4721二、晶体生长模型二、晶体生长模型二、晶体生长模型二、晶体生长模型pp 层生长理论模型层生长理论模型FF该模型讨论的关键问题：该模型讨论的关键问题：该模型讨论的关键问题：该模型讨论的关键问题：在一个面尚未生长完全前在这在一个面尚未生长完全前在这在一个面尚未生长完全前在这在一个面尚未生长完全前在这一界面上找出最佳生长位置一界面上找出最佳生长位置一界面上找出最佳生长位置一界面上找出最

30、佳生长位置。是二维成核理论。是二维成核理论。是二维成核理论。是二维成核理论。kk曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；其次是其次是其次是其次是S S阶梯面，具有二面凹角的位置；阶梯面，具有二面凹角的位置；阶梯面，具有二面凹角的位置；阶梯面，具有二面凹角的位置；最不利的生长位置是最不利的生长位置是最不利的生长位置是最不利的生长位置是A A。质点在生长中的晶体表面上可能的生长位置：质点在生长中的晶体表面上可能的生长位置：晶面（最外的面网）是平行向外推晶面（最外的面网）是平行向外推晶面（最外的面

31、网）是平行向外推晶面（最外的面网）是平行向外推移而生长的移而生长的移而生长的移而生长的这就是这就是这就是这就是晶体的层生长晶体的层生长晶体的层生长晶体的层生长模型模型模型模型。层生长理论中心思想：层生长理论中心思想：晶体生长过程是晶面层层外推过程。晶体生长过程是晶面层层外推过程。第二十一页，本课件共有47页4722层层层层生生生生长长长长理理理理论论论论可以解可以解可以解可以解释释释释一些生一些生一些生一些生长现长现长现长现象：象：象：象：FF晶体常生长成面平晶体常生长成面平晶体常生长成面平晶体常生长成面平、棱直的多面体形态。、棱直的多面体形态。、棱直的多面体形态。、棱直的多面体形态。FF由于

32、晶面是向外平行推移生长的，所以同种矿物不同晶体上对由于晶面是向外平行推移生长的，所以同种矿物不同晶体上对由于晶面是向外平行推移生长的，所以同种矿物不同晶体上对由于晶面是向外平行推移生长的，所以同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变。应晶面间的夹角不变。应晶面间的夹角不变。应晶面间的夹角不变。FF晶体生长过程中晶体生长过程中晶体生长过程中晶体生长过程中，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性(如颜色如颜色如颜色如颜色)和成分等方面可能有细微变化，故在晶体断面上可看和成分等方面可能有细微

33、变化，故在晶体断面上可看和成分等方面可能有细微变化，故在晶体断面上可看和成分等方面可能有细微变化，故在晶体断面上可看到带状构造。它表明晶面是平行向外推移生长的。到带状构造。它表明晶面是平行向外推移生长的。到带状构造。它表明晶面是平行向外推移生长的。到带状构造。它表明晶面是平行向外推移生长的。FF晶体由小长大，晶体由小长大，晶体由小长大，晶体由小长大，许多晶面向外平行许多晶面向外平行许多晶面向外平行许多晶面向外平行移动的轨迹形成以移动的轨迹形成以移动的轨迹形成以移动的轨迹形成以晶体中心为顶点的晶体中心为顶点的晶体中心为顶点的晶体中心为顶点的锥状体，称为锥状体，称为锥状体，称为锥状体，称为生长锥生

34、长锥生长锥生长锥或或或或沙钟状构造沙钟状构造沙钟状构造沙钟状构造。第二十二页，本课件共有47页4723F螺旋生长模型的提出：二维层生长所需的过饱螺旋生长模型的提出：二维层生长所需的过饱和度不小于和度不小于2550。在实际中却发现在过饱和。在实际中却发现在过饱和度小于度小于1的气相中晶体亦能生长。弗朗克等人根的气相中晶体亦能生长。弗朗克等人根据晶体结构中的位错现象，提出了据晶体结构中的位错现象，提出了晶体的螺旋生晶体的螺旋生长模型长模型(BCF模型模型模型模型)。F螺旋生长理论模型：螺旋生长理论模型：即在晶体生长界面上螺旋位错即在晶体生长界面上螺旋位错即在晶体生长界面上螺旋位错即在晶体生长界面上

35、螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。这样为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。这样为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。这样为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。这样便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够生长的便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够生长的便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够生长的便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够生长的实际现象。实际现象。实际现象。实际现象。

36、p螺旋生长理论模型螺旋生长理论模型第二十三页，本课件共有47页4724螺旋位错凹角pp 螺旋生长理论模型螺旋生长理论模型位错的出现，在晶体界面上提位错的出现，在晶体界面上提位错的出现，在晶体界面上提位错的出现，在晶体界面上提供一个永不消失的台阶源。供一个永不消失的台阶源。供一个永不消失的台阶源。供一个永不消失的台阶源。随着生长的进行，台阶会以位错处随着生长的进行，台阶会以位错处随着生长的进行，台阶会以位错处随着生长的进行，台阶会以位错处为中心呈螺旋状分布。为中心呈螺旋状分布。为中心呈螺旋状分布。为中心呈螺旋状分布。螺旋状生长与层状生长不同之处：螺旋状生长与层状生长不同之处：螺旋状生长与层状生长

37、不同之处：螺旋状生长与层状生长不同之处：台阶并不直线式地等速前进扫过晶台阶并不直线式地等速前进扫过晶台阶并不直线式地等速前进扫过晶台阶并不直线式地等速前进扫过晶面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺旋状前进。旋状前进。旋状前进。旋状前进。第二十四页，本课件共有47页4725p布拉维法则布拉维法则阐述晶面发育的规律阐述晶面发育的规律阐述晶面发育的规律阐述晶面发育的规律(Bravais(Bravais，1885)1885)三、晶面的发育三、晶面的发育晶体多面体外形晶体多面体外形晶体多面体外形晶体多面体外形晶面种类和相

38、对大小晶面种类和相对大小晶面种类和相对大小晶面种类和相对大小晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构从晶体的格子构造几从晶体的格子构造几从晶体的格子构造几从晶体的格子构造几何概念出发，论述实际何概念出发，论述实际何概念出发，论述实际何概念出发，论述实际晶面与空间格子中面网晶面与空间格子中面网晶面与空间格子中面网晶面与空间格子中面网间的关系，即间的关系，即间的关系，即间的关系，即晶体上的晶体上的晶体上的晶体上的实际晶面平行于面网实际晶面平行于面网实际晶面平行于面网实际晶面平行于面网密度大的面网密度大的面网密度大的面网密度大的面网布拉布拉布拉布拉维法则。维法则。维法则。维法则。面网密度大的面网，面网间距也

39、大，对外的质点吸引力就小面网密度大的面网，面网间距也大，对外的质点吸引力就小面网密度大的面网，面网间距也大，对外的质点吸引力就小面网密度大的面网，面网间距也大，对外的质点吸引力就小意味着面网意味着面网意味着面网意味着面网密度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。密度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。密度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。密度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。对布拉维法则的理解：对布拉维法则的理解：对布拉维法则的理解：对布拉维法则的理解：第二十五页，本课件共有47页4726p周期性键链周期性键链(PBC)理论理论（哈特曼和珀多克，（哈特曼和珀多克，（哈特曼和珀

40、多克，（哈特曼和珀多克，19551955）F从从晶体结构几何特点晶体结构几何特点和和质点能量质点能量两方面探讨晶面的两方面探讨晶面的两方面探讨晶面的两方面探讨晶面的生长发育。生长发育。生长发育。生长发育。F认为：在晶体结构中存在着一系列周期性重复的强认为：在晶体结构中存在着一系列周期性重复的强键链，其重复特征与晶体中质点的周期性重复相一致，键链，其重复特征与晶体中质点的周期性重复相一致，这样的强键链称为周期键链（这样的强键链称为周期键链（PBC）。）。）。）。F晶体平行键链生长，键力最强的方向生长最快。晶体平行键链生长，键力最强的方向生长最快。第二十六页，本课件共有47页4727第九章第九章

41、晶体的晶体的规则连规则连生生连生分为连生分为规则连生规则连生和和不规则连生不规则连生。规则连生又包括规则连生又包括同种晶体的规则连生同种晶体的规则连生平行连晶平行连晶和和双晶双晶，异种晶体间的规则连生异种晶体间的规则连生浮生浮生和和和和交生交生。晶体的规则连生有其内部结构上的根源，并晶体的规则连生有其内部结构上的根源，并在外形上也有一定的几何关系。在外形上也有一定的几何关系。第二十七页，本课件共有47页4728一、平行连晶一、平行连晶注意：各单体间格子注意：各单体间格子注意：各单体间格子注意：各单体间格子构造是连续的。即外形构造是连续的。即外形构造是连续的。即外形构造是连续的。即外形像多个晶体

42、而内部结构像多个晶体而内部结构像多个晶体而内部结构像多个晶体而内部结构是连续完整的单晶体。是连续完整的单晶体。是连续完整的单晶体。是连续完整的单晶体。由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平行的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平行的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平行的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平行而组成的连

43、生体。而组成的连生体。而组成的连生体。而组成的连生体。第二十八页，本课件共有47页4729p双晶的概念双晶的概念双晶的概念双晶的概念二、双晶二、双晶构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、对称要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称对称要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称对称要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称对称要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称操作，使两个个体彼此重合或达到完全平

44、行的方位。操作，使两个个体彼此重合或达到完全平行的方位。操作，使两个个体彼此重合或达到完全平行的方位。操作，使两个个体彼此重合或达到完全平行的方位。构成双晶的两个单体间必有一部分对应的结晶方向（晶面、构成双晶的两个单体间必有一部分对应的结晶方向（晶面、构成双晶的两个单体间必有一部分对应的结晶方向（晶面、构成双晶的两个单体间必有一部分对应的结晶方向（晶面、晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。构成双晶的两单体的格

45、子构造是互不平行连续的。这是双晶构成双晶的两单体的格子构造是互不平行连续的。这是双晶构成双晶的两单体的格子构造是互不平行连续的。这是双晶构成双晶的两单体的格子构造是互不平行连续的。这是双晶区别于平行连晶的根本不同之处。区别于平行连晶的根本不同之处。区别于平行连晶的根本不同之处。区别于平行连晶的根本不同之处。双晶（孪晶）：指两个以上的同种晶体，彼此间按一定双晶（孪晶）：指两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。第二十九页，本课件共有47页4730p双晶要素双晶要素使双晶中单体间，通过变换其中一个方位而使双晶中单体间，通过变换

46、其中一个方位而使双晶中单体间，通过变换其中一个方位而使双晶中单体间，通过变换其中一个方位而与另一个重合或平行而凭借的几何要素。与另一个重合或平行而凭借的几何要素。与另一个重合或平行而凭借的几何要素。与另一个重合或平行而凭借的几何要素。双晶面双晶面一假想平面，可使构成双晶的一假想平面，可使构成双晶的一假想平面，可使构成双晶的一假想平面，可使构成双晶的两个单体中的一个通过它的反映变换后与另两个单体中的一个通过它的反映变换后与另两个单体中的一个通过它的反映变换后与另两个单体中的一个通过它的反映变换后与另一个单体重合或平行。一个单体重合或平行。一个单体重合或平行。一个单体重合或平行。对双晶中两单体，双

47、晶面是等价平面。对双晶中两单体，双晶面是等价平面。对双晶中两单体，双晶面是等价平面。对双晶中两单体，双晶面是等价平面。双晶轴：双晶轴：为一假想直线，为一假想直线，为一假想直线，为一假想直线，双晶中一单体围绕它旋转一定双晶中一单体围绕它旋转一定双晶中一单体围绕它旋转一定双晶中一单体围绕它旋转一定角度后，可与另一单体重合或角度后，可与另一单体重合或角度后，可与另一单体重合或角度后，可与另一单体重合或平行，或恢复成一个单晶体。平行，或恢复成一个单晶体。平行，或恢复成一个单晶体。平行，或恢复成一个单晶体。一般来说双晶轴都是二次轴。一般来说双晶轴都是二次轴。一般来说双晶轴都是二次轴。一般来说双晶轴都是二

48、次轴。对对对对双晶两双晶两双晶两双晶两单单单单体，双晶体，双晶体，双晶体，双晶轴轴轴轴是等价直是等价直是等价直是等价直线线线线。双晶中心双晶中心双晶中心双晶中心为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后与另一个单体可相互重合或平行。与另一个单体可相互重合或平行。与另一个单体可相互重合或平行。与另一个单体可相互重合或平行。第三十页，本课件共有47页4731双晶接合面两双晶接合面两双晶接合面两双晶接合面两侧单侧单侧单侧单体以接

49、合面体以接合面体以接合面体以接合面为为为为界晶格，互不平行界晶格，互不平行界晶格，互不平行界晶格，互不平行连续连续连续连续，两，两，两，两者取向亦不一致。它不是双晶要素。者取向亦不一致。它不是双晶要素。者取向亦不一致。它不是双晶要素。者取向亦不一致。它不是双晶要素。pp 双晶接合面双晶接合面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面例例1例例2例例3尖晶石双晶尖晶石双晶:萤石双晶萤石双晶:石英道芬双晶石英道芬双晶:接合面平直接合面平直接合面不规则接合面不规则接合面不规则曲线接合面不规则曲线第三十一页，

50、本课件共有47页4732双晶律的双晶律的表征：用表征：用表征：用表征：用双晶要素双晶要素双晶要素双晶要素，专门术语专门术语。p 双晶律双晶律单体构成双晶的具体规律单体构成双晶的具体规律单体构成双晶的具体规律单体构成双晶的具体规律例例例例 卡斯巴律卡斯巴律指长石族矿物中以指长石族矿物中以指长石族矿物中以指长石族矿物中以c c c c轴为双晶轴的双晶。轴为双晶轴的双晶。轴为双晶轴的双晶。轴为双晶轴的双晶。钠长石律双晶钠长石律双晶指三斜晶系长石中以指三斜晶系长石中以指三斜晶系长石中以指三斜晶系长石中以(010)(010)(010)(010)为双晶面为双晶面为双晶面为双晶面 或或或或以垂直以垂直以垂直