晶格,晶体,基元,格点,点阵,原胞被这些词搞晕了,这次要一次解决他们!物理的这些专业词汇

被这些词搞晕了,这次要一次解决他们

晶格,晶体,基元,格点,点阵,原胞,

首先,晶格和原胞是不同领域里研究固体的不同叫法,仅仅是为了研究方便。至于二者的相同之处也是有的。

首先晶体的概念是什么?是原子、分子、或者离子按照周期性规则排列形成的固体。

上图说明,直观明了。


晶体,基元,点阵,原子的关系图

另外,还有一个概念是经常遇到的,而且容易和基元混淆,它就是原胞。那么原胞和基元有什么区别和联系呢

基元是点阵中填充格点的最小的实际粒子的单元,是实际粒子或者粒子的组合。

原胞是点阵中最小的重复单元,不是实际存在的,是为了研究方便,科研人员抽象出来的。

虽然很拗口,但是仔细分析,可以看出来,二者是有联系和区别的。

原胞是抽象的、格点或者多个格点组合,但是要注意原胞只能有1个等效格点,也就是说原胞在分析时可能是多个格点的组合,但是这些格点在等效分析时只能是1个格点。格点是粒子或者粒子团的填充位置。

画图解释:


原胞,格点,粒子的关系图

那么接下来又有提问了,为什么要研究晶格这些东西呢?

因为晶格是和物体的物理性质相关,包括力学、电学、光学、热学等。

具体是什么样的关系呢?

:晶格的周期性重复结构是组成晶体结构的粒子的微观描述。晶体的物理性质是宏观表现。

微观怎么影响宏观?

:主要从两个微观出发点去讨论宏观表现。

(1) 粒子间相互作用的方向性;

(2) 晶格结构周期性引起的能量的周期性。

力学性质:主要是硬度,弹性模量和延展性,从粒子排列的周期性方向去分析。

电学性质:周期性的晶格势场对电子运动的周期性约束。

光学性质:晶格的周期性排列,具体的是晶格本身结构的固定性,以及周期排列的均匀性。

热学性质:晶格自身热振动(声子)的传递。而周期性决定了声子传递的效率和方向。

晶体内部晶格结构的周期性重复怎么用实验证实呢?

:XRD最经典也最常用,通过分析散射信号的规律性 反推 原子排列的周期性。

规律性指的是布拉格定律,只要能在实验中观测到按照布拉格规律分布的衍射峰,就能证实原子排列的周期性。

怎么证实?

:衍射峰按照布拉格规律分布,就能根据布拉格公式得出晶面间距是恒定值,即各晶面间距是恒定值。

XRD分析有两种设备,粉末XRD和单晶XRD,二者的差别是适用场景,下次再说。

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