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第一节 晶体的共性
如果将大量的原子聚集到一起构成固体,那么显然原子会有无限多种不同的排列方式。而在相应于平衡状态下的最低能量状态,则要求原子在固体中有规则地排列。若把原子看作刚性小球,按物理学定律,原子小球应整齐地排列成平面,又由各平面重叠成规则的三维形状的固体。 |
人们很早就注意一些具有规则几何外形的固体,如岩盐、石英等,并将其称为晶体。显然,这是不严格的,它不能反映出晶体内部结构本质。事实上,晶体在形成过程中,由于受到外界条件的限制和干扰,往往并不是所有晶体都能表现出规则外形;一些非晶体,在某些情况下也能呈现规则的多面体外形。因此,晶体和非晶体的本质区别主要并不在于外形,而在于内部结构的规律性。迄今为止,已经对五千多种晶体进行了详细的 X 射线研究,实验表明:组成晶体的粒子(原子、离子或分子)在空间的排列都是周期性的有规则的,称之为长程有序;而非晶体内部的分布规律
则是长程无序。 |
各种晶体由于其组分和结构不同,因而不仅在外形上各不相同,而且在性质上也有很大的差异,尽管如此,在不同晶体之间,仍存在着某些共同的特征,主要表现在下面几个方面。 |
⒈
自范性 |
晶体物质在适当的结晶条件下,都能自发地成长为单晶体,发育良好的单晶体均以平面作为它与周围物质的界面,而呈现出凸多面体。这一特征称之为晶体的自范性。 |
⒉ 晶面角守恒定律 |
由于外界条件和偶然情况不同,同一类型的晶体,其外形不尽相同。图1-1-1给出理想
石英晶体的外形,图1-1-2是一种人造的石英晶体,表明由于外界条件的差异,晶体中某组晶面可以相对地变小、甚至消失。所以,晶体中晶面的大小和形状并不是表征晶体类型的固有特征。 |
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图 1-1-1 理想石英晶体 |
图 1-1-2 一种人造石英 |
那么,由晶体内在结构所决定的晶体外形的固有特征是什么呢?实验表明:对于一定类型的晶体来说,不论其外形如何,总存在一组特定的夹角,如石英晶体的 m
与 m 两面夹角为 60°0′,
m 与 R
面之间的夹角为 38°13′,m 与 r
面的夹角为 38°13′ 。对于其它品种晶体,晶面间则有另一组特征夹角。这一普遍规律称为晶面角守恒定律,即同一种晶体在相同的温度和压力下,其对应晶面之间的夹角恒定不变。 |
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