【正文】 3 ,9 0 , 1 2 0ooa a a c? ? ?? ? ?? ? ?,90 oabc? ? ???? ? ?材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 四方： 簡單四方 體心四方 , 9 0 oa b c ? ? ?? ? ? ? ?材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 立方： 簡單立方 ， 體心立方 ， 面心立方 , 9 0 oabc ? ? ?? ? ? ? ?材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) （ 1）堆積方式 等徑球體在平面上的緊密排列： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 第二層球體落于 B或 C孔隙上 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 第三層位于第一層正上方 第三層位于一二層間隙 六方最緊密堆積 面心立方最緊密堆積 第三層球體疊加時，有兩種完全不同的堆疊方式： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 1）六方緊密堆積： 按 ABABAB…… 的順序堆積，球體在空間的分布與空間格子中的六方格子相對應(yīng)。 ) 簡單四方 體心四方 四方 (a=b≠c,α=β=γ=90176。 ≠β) 簡單菱方 菱方 (a=b=c,α=β=γ=90176。 ,γ=120176。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 布拉菲點陣 晶系 布拉菲點陣 晶系 簡單三斜 三斜 (a≠b≠c, α≠β≠γ≠90176。 , , , , ,abc ? ? ?材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 根據(jù) 6個點陣參數(shù)間的相互關(guān)系，可將全部空間點陣歸屬于 7種類型，即 7個晶系。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) The Lattice and the Basis 晶體結(jié)構(gòu) =空間點陣 +基元 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 電氣石卵石 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鐵鋁榴石 (almandine) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 尖晶石 — Spinel 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 尖晶石 — Spinel 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 金剛石 Diamond 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鐵鋁榴石 almandine 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鈣鐵榴石 (翠榴石 ) andradite 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 黃鐵礦 — FeS2 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 螢石 — CaF2 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 螢石 (CaF2)與閃鋅礦 (ZnS) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 螢石 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 石鹽 — NaCl 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鋯石 (Zircon)ZrSiO4 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 綠柱石 — Be3Al2Si6O18 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 祖母綠 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 綠柱石晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 各種綠柱石晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 天河石 Amazonite 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 石膏晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 長石（ Feldspar）晶體和雙晶 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 紅銻礦 Kermesite 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 藍寶石 (Al2O3)晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 紅寶石 (Al2O3) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 煙晶（ SiO2） Smokey Quartz 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 石英的晶面條紋 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 電氣石的晶面條紋 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 剛玉晶體的晶面條紋 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 柱狀剛玉晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鉻釩鈣鋁榴石 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 金剛石晶體的晶面條紋 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鐵鈣鋁榴石 Grossulars 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 鐵鈣鋁榴石 Grossulars 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 板狀紅寶石晶體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 2．陣胞與點陣類型 在點陣中選擇一個由陣點連接而成的幾何圖形(一般為平行六面體 )作為點陣的基本單元來表達晶體結(jié)構(gòu)的周期性，稱為陣胞 (晶胞 )． 晶胞有兩個要素 ： ⑴晶胞的大小和形狀，由晶胞參數(shù) 規(guī)定。 結(jié)構(gòu)基元 ：在晶體中重復(fù)出現(xiàn)的基本單元；在三維空間周期排列；為簡便 ,可抽象為幾何點 。通常稱為半導(dǎo)體與絕緣體被擊穿。 導(dǎo)體 E導(dǎo)帶 滿帶 價帶 導(dǎo)帶 E導(dǎo)體的能帶 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)類似 , 但是禁帶很窄（ ?E g約 ～ 2 eV)。 絕緣體 絕緣體的能帶 滿帶 空帶 ?Eg E材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 在外電場的作用下，大量共有化電子很 易獲得能量，集體定向流動形成電流。 晶體按導(dǎo)電性能的高低可以分為 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 絕緣體 、半導(dǎo)體和絕緣體 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個較寬的禁帶（ ?Eg 約 3～ 6 eV），共有化電子很難從低能級（滿帶）躍遷到高能級（空帶）上去。 例如， 1ｓ、 2ｓ能帶，最多容納 2N個電子。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。 排布原則： （ 1） 服從包利不相容原理 （ 2） 服從能量最小原理 設(shè)孤立原子的一個能級 Enl ， 它 最多能容納 2 (2 l+1)個電子。 3. 兩個能帶有可能重疊。 一般規(guī)律： 1. 越是外層電子，能帶越寬， ?E越大。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 能帶的寬度記作 ?E ，數(shù)量級為 ?E～ eV。這些對研究原子能級的精細(xì)結(jié)構(gòu)，磁場中的塞曼效應(yīng)以及磁共振等有重要意義，也表明各種基本粒子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 變形振動又稱變角振動或彎曲振動，是指基團鍵角發(fā)生周期性變化而鍵長不變的振動． 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) ( 1) 伸縮振動 : ( 2) 變形振動 : 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 原子的磁矩和原子核自旋 描述載流線圈或微觀粒子磁性的物理量。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 3．分子的振動與振動能級 （ 1）雙原子分子的振動 可近似用彈簧諧振子 (連有兩個小球的彈簧體系，作無阻尼同周期振動 )模擬．將質(zhì)量分別為 m1與 m2的兩個原子視為小球，而將連接它們的化學(xué)鍵視為質(zhì)量可忽略的彈簧．按虎克定律，有： 1k=2? ??1212mmmm? ? ?胡克定律 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 分子振動與彈簧諧振子相比，不同之處在于其振動能量是量子化的．按量子理論的推導(dǎo)，有 1()2vE V hv??（ 113） 式中： Ev—— 分子振動能； V—— 振動量子數(shù) ， V可取值 0， 1， 2， … ； h —— 普朗克常數(shù)． 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) (2)多原子分子的振動 多原子分子振動可分為伸縮振動與變形振動兩類。 分子軌道可近似用原子軌道的線性組合表示。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 分子運動與能態(tài) （共價鍵） 1．分子的總能量與能級結(jié)構(gòu) 一般可近似認(rèn)為分子總能量 (E)由分子中各原子核外電子軌道運動能量 (Ee)， 原子 (或原子團 )相對振動能量 (Ev)及整個分子繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動的能量 (Er)組成 ， 即 e v rE E E E? ? ?（ 110） Ee (簡稱電子運動能 )、 Ev (簡稱分子振動能 )及 Er (簡稱分子轉(zhuǎn)動能 )均是量子化的，故分子能級由電子 (運動 )能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級構(gòu)成。 電子躍遷或能級躍遷 ：原子中電子受激向高能級躍遷或由高能級向低能級躍遷。 激發(fā)態(tài) ：原子中的一個或幾個電子由基態(tài)所處能級躍遷到高能級上，是高能態(tài)。用 n(主量子數(shù) )、 S、 L、 J、 MJ等量子數(shù)表征原子能態(tài)，則原子能級由符號 nMLJ表示，稱為 光譜項 。 1，表明 p亞層有 3個不同伸展方向的 p軌道 (常用 pz、 px、 py分別表示 )． s(自旋量子數(shù) ) 表征自旋運動角動量的大小， s=1/2． ms取值為177。 1， … ， 177。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 核外電子的運動狀態(tài)由 5個量子數(shù)表征： n(主量子數(shù) ) n決定電子運動狀態(tài)的主要能量 (主能級能量， n=1，2， 3， 4， 5， … 正整數(shù)。 每一確定運動狀態(tài)的電子相應(yīng)地具有確定的能量 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 第二節(jié) 材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（ 1） ? 原子能態(tài)及其表征 ? 分子運動與能態(tài) ? 原子的磁矩和原子核自旋 ? 固體的能帶結(jié)構(gòu) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料研究方法與測試技術(shù) 原子由原子核和