材料物理基础习题及解答
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1 晶格结构

1.1 概念题

1.1.1 什么是晶格?什么是布拉菲格子?什么是配位数?

晶体中原子排列的具体形式称为晶格。布拉菲格子是矢量全部端点的集合,其中,l1l2l3为整数;为原胞基矢。配位数是指一个原子周围最近邻原子的数目。

1.1.2 什么是原胞?什么是WS原胞?什么是晶胞?

原胞是晶格最小周期性单元。以晶格中某一格点为中心,作其与所有格点的垂直平分面,这些垂直平分面所围成的以该点为中心的最小体积单元是该格点的WS原胞。能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布的化学-结构特征的单元,其中既能够保持晶体结构的对称性而体积又最小的单位称为晶胞。

1.1.3 什么是基元?什么是原胞基矢?

每一个格点所代表的物理实体定义为基元。原胞的边矢量就是原胞基矢。

1.1.4 什么是倒格子?

对布拉菲格子中所有格矢,满足的全部的集合,构成该布拉菲格子的倒格子。

1.1.5 什么是群?什么是点群?什么是晶体空间群?

定义:有限或则无限个数学对象(称为元素)EA1A2A3A4…的集合G≡{EA1A2A3A4,……},其中有一个与次序有关的运算方法,能从集合中任意两个元AiAj,得出确定的元Ak,记为AiAj=Ak。若满足下列四个条件,则这一集合称为群,集合中的元素称为群元。

(1)封闭性:任意两个群元的乘积(包括自身相乘),都在此集合内。即任意AiAjG,则AiAj=AkG

(2)单位元的存在:集合中存在单位元,使集合中的任意元A,有EAi=AiE=A

(3)逆元的存在:集合中的每一个元Ai有逆元,满足 Ai=Ai =E

(4)结合律成立:元素间“乘法”满足AiAjAk)=(AiAjAk

点群即点对称群,由旋转操作、镜面反映、中心反演、旋转反演和旋转镜面等点对称操作构成群称为点群。

满足晶格要求的转动平移算符构成的群称为晶体空间群,常简称为空间群。

1.1.6 有哪7个晶系?有哪14种布拉菲格子?

7个晶系:三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、三角晶系、四方晶系、六角晶系、立方晶系。

14种不拉菲格子:简单三斜、简单单斜、底心单斜、简单正交、底心正交、体心正交、面心正交、简单三角、简单四方、体心四方、简单六角、简单立方、体心立方、面心立方。

1.1.7 晶体、非晶体和准晶体的差异在哪里?

晶体中的原子在较长的尺度范围内原子的排列十分有规则,具有长程有序性。非晶体则类似液体,不具备长程有序性。准晶具有取向序性而不具备平移对称性。

1.1.8 什么是布拉格平面?

k空间中,连接原点和某一倒格矢的垂直平分面称为布拉格平面。

1.1.9 什么是几何消光?

如果基元中原子的相对位置恰好能使某些晶面的几何结构因子为零,那么相应晶面的衍射峰消失,这称为几何消光。