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结晶学 ----主讲：米晓云 长春理工大学 材料科学与工程学院 教材： 结晶学及矿物学 赵珊茸 高等教育出版社 参考书： 结晶学教程 王萍 国防工业出版社 结晶化学导论 钱逸泰编著 中国科学技术出版社 结晶化学 陈焕矗编著 山东教育出版社 结晶学 翁臻培 周志朝等编著 中国建筑工业出版社 结晶学 惠博然 邱文光 校内出版 “结晶化学”是材料学科各专业、尤其是金属材料和无机非金属材料类各专业的基础课程 第一章 晶体及结晶学 结晶学及其研究内容 结晶学发展史 结晶学与其他科学之间的关系 结晶学的学习方法 与意义 　晶体与空间点阵 晶体与非晶体 结晶学及其研究内容 1、结晶学研究内容：是研究结晶体的自然科学，具体地说是研究晶体的发生、成长、外部形态、内部构造、物理性质、化学性质、晶体的破坏、人工制备以及他们相互之间关系的科学。 目前结晶学以出现5个分支 （1）晶体生长学：研究晶体的发生、成长、破坏和人工培养的科学。包括：结晶动力学、结晶热力学、单晶生长工艺等。 （2）晶体形态学：研究结晶多面体各界线要素之间几何关系及其规律的科学。又称几何结晶学或晶体几何学。 （3）晶体构造学：研究晶体内部构造中各类几何点在空间分布和结合规律的科学，又称结晶构造几何学或晶体构造几何理论。 （4）晶体化学：研究晶体构造中各种化学质点在空间分布和结合规律的科学，又称结晶化学或化学结晶学。本课程将简单介绍结晶化学的基本原理、化学键和晶格类型等。 结晶化学的研究内容：研究晶体的结构规律，并通过对晶体结构的理解来探索晶体性质的一门科学。 （5）晶体物理学：研究晶体的各种物理性质与其化学成分及晶格构造之间关系的科学。其是从化学组成及晶格构造角度，研究晶体的力学、光学、热学、电学、磁性等物理性质。 其中:3、4、5已经形成独立的学科. 结晶学发展史 十七世纪以前，人们对晶体就已经开始有了一些认识。十七世纪以后，结晶学开始作为一门学科得到发展。 十八世纪为几何结晶学的主要发展时期,至十九世纪几何结晶学逐渐走向完备，达到成熟阶段，开始进行晶体构造方面的研究。到了十九世纪末x射线被人们发现，并于二十世纪初把它应用到晶体内部构造中去，这样其发展大的向前进一步. 结晶学发展过程按其主要几个主要阶段分述下： （1）萌芽时期（十七世纪） 结晶学开始发展阶段，只注意晶体外表的研究，到了十七世纪末才开始注意晶体的光学性质。 1、1669年： 丹麦：斯丹诺（N.Steno 1638-1687) 首先发现了石英和赤铁矿晶体的面角守恒定律（斯丹诺定律），奠定了结晶学的基础，在千姿百态的晶体外形中找到了初步规律。 巴尔托林（E.Bartolins 1625-1698)在方解石的晶体中发现了双折射现象，从而奠定了晶体的光学基础。 把一块透明的方解石晶体放在有字的纸面上，可以看到方解石内浮现出高度不同的两个像。这说明了光进入方解石后分成了两束，这种现象称为双折射现象。图表示光线在方解石晶体内的双折射。 2、1667年，荷兰学者惠更斯（C.Huygens)根据方解石的解理和双折射性质，提出晶体是具有一定形状物质质点（成椭球形的物质分子）作规则的累迭而成的，试图找出晶体内部规律。这一观点为晶体构造思想的早期萌芽。 （2）发展阶段（十八——十九世纪） 此为结晶学主要的发展时期，其许多基本定律，都在这一时期建立，到了十九世纪，可以说达到了非常成熟的阶段，提出了晶体构造理论。 1、1729年，俄罗斯 艾列尔发现了艾列尔公式（晶体的晶面数+角顶=晶棱数+2) 2、1780年法国学者阿诺德发明了接触测角仪。 3、1801，法国学者阿羽依发表了著名的整数定律（阿羽依定律），又提出了晶体的对称性。 4、1809 英国学者乌拉斯顿设计了第一台单圈反射测角仪。后来有双圈反射测角仪。 5、1805-1809德国 魏斯以实验的方法测定了晶体中的不同旋转轴，1813年首先提出晶体分为6大晶系，又确定了晶体学中的另一个重要定律——晶带定律（魏斯定律） 6、1818-1839 魏斯与英国的米勒尔首先创立了魏氏符号和米氏符号，至今仍在应用。 7、1830 德国 赫塞尔首先推出32种晶体对称型 8、1842年，德国 弗兰肯汉姆 首先提出了晶体内部格子构造的理论，提出平行六面体的概念，推出15种可能的空间格子型式。 9、1848 布拉维修正了弗兰肯汉姆 的研究成果。并于1855用数学方法推导出14种空间格子，成为近代晶体构造