结晶学与矿物学课件

oo晶体定向晶体定向晶体定向晶体定向(crystal orientating):(crystal orientating):n在晶体中选定一个三维的坐标系，并将晶体按相应的空间取向关系作好安置oo几个基本术语几个基本术语几个基本术语几个基本术语:n结晶轴结晶轴(crystallographic axis):X、Y、Z,或或 a、b、cn轴角轴角(interaxial angle):=bc，=ca，=abn轴单位轴单位(axial unit distance)：a,b,cn轴率轴率(axial ratios):a:b:cn晶体几何常数晶体几何常数(crystal constants):a:b:c,oo各晶系的晶体几何常数特点各晶系的晶体几何常数特点各晶系的晶体几何常数特点各晶系的晶体几何常数特点 参见教材P43表535-1.晶体定向的概念晶体定向的概念第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 X X-X-XZ Z-Z-Zy y-y-y1晶体定向(crystal orientating):几个基本5-2.晶体定向的原则晶体定向的原则o选择适宜的对称要素作为结晶轴 Ln,P()第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 结晶轴的选择原则：结晶轴的选择原则：o选择适宜的主要晶棱方向作为结晶轴o选择适宜的可能晶棱方向作为结晶轴1.1.与晶体的对称特点相符合的方向与晶体的对称特点相符合的方向2.2.在遵循上述原则的基础上使结晶轴夹角为在遵循上述原则的基础上使结晶轴夹角为9090或尽量接近或尽量接近90 90 X X-X-XZ Z-Z-Zy y-y-y25-2.晶体定向的原则选择适宜的对称要素作为结晶轴第五章 5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o晶体的三轴定向晶体的三轴定向:n选择三个坐标轴:X,Y,Z 或者 a,b,co晶体的四轴定向晶体的四轴定向:n就是布拉维定向(Bravais orientation),适用于六方晶系和三方晶系的晶体。它与三轴定向的不同是,除选择一个直立结晶轴外，还选择三个水平结晶轴。n参见教材P44表41第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 35-3.各晶系的定向法则晶体的三轴定向:第五章 晶体定5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o等轴晶系的定向等轴晶系的定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 n共有5个点群:23,432,m3,-43m,m3mn晶格常数为:=90,a=b=cn三个互相垂直的L4,Li4或L2为a,b,c轴nc轴直立，b轴左右水平，a轴前后水平XYZ45-3.各晶系的定向法则等轴晶系的定向:第五章 晶体定向5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o四方晶系的定向四方晶系的定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 n共有7个点群:4,4mm,422,4/m,4/mmm,-4,-42mn晶格常数为:=90,a=b cn唯一的L4或Li4为c轴;相互垂直的L2,或相互垂直的对称面法线,或适当的晶棱为a,b轴 nc轴起立，b轴左右水平，a轴前后水平55-3.各晶系的定向法则四方晶系的定向:第五章 晶体定向5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o斜方晶系的定向斜方晶系的定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 n共有3个点群:222,mmm,mm2n晶格常数为:=90,a b cn三个相互垂直的L2为c,a,b轴;或L2为c轴,相互垂直的对称面法线为a,b轴 nc轴起立，b轴左右水平，a轴前后水平65-3.各晶系的定向法则斜方晶系的定向:第五章 晶体定向5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o单斜晶系的定向单斜晶系的定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 n共有3个点群:2,m,2/m,n晶格常数为:=90,90,a b cnL2为b轴;或对称面法线为b轴 nc轴起立，轴起立，b轴左右水平，轴左右水平，a轴前后向前下倾斜轴前后向前下倾斜75-3.各晶系的定向法则单斜晶系的定向:第五章 晶体定向5-3.5-3.各晶系的定向法则各晶系的定向法则o三斜晶系的定向三斜晶系的定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 n共有2个点群:1,-1n晶格常数为:90,a b cn适当的晶棱为a,b,c轴n大致上c轴直立，b轴左右，a轴前后85-3.各晶系的定向法则三斜晶系的定向:第五章 晶体定向5-4.5-4.各晶系的定向法则各晶系的定向法则 三方和六方晶系的四轴定向三方和六方晶系的四轴定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 选择唯一的高次轴作为直立结晶轴c轴，在垂直c轴的平面内选择三个相同的、即互成60交角的L2或P的法线，或适当的显著晶棱方向作为水平结晶轴，即a轴、b轴以及d轴(U轴)n共有12个点群:n晶格常数为:=90,=120,a=b cnc轴直立，b轴左右水平，a轴前后水平偏左3095-4.各晶系的定向法则 三方和六方晶系的四轴定向:第五5-4.5-4.各晶系的定向法则各晶系的定向法则 三方和六方晶系的四轴定向三方和六方晶系的四轴定向:第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 105-4.各晶系的定向法则 三方和六方晶系的四轴定向:第五等轴晶系：等轴晶系：=90,a=b=c四方晶系：四方晶系：=90,a=b c三方、六方晶系：三方、六方晶系：=90,=120,a=b c斜方晶系：斜方晶系：=90,a b c单斜晶系单斜晶系 =90,90,a b c第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号 七大晶系晶体常数特点：七大晶系晶体常数特点：三斜晶系：三斜晶系：90,a b c11等轴晶系：=90,a=b=c四方晶系5-4.5-4.晶面符号晶面符号o晶面符号晶面符号(面号面号):):n它是根据晶面它是根据晶面(或晶体中平行于晶面的其他平面或晶体中平行于晶面的其他平面)与各与各结晶轴的交截关系，用简单的数字符号形式来表达它结晶轴的交截关系，用简单的数字符号形式来表达它们在晶体上方位的一种结晶学符号们在晶体上方位的一种结晶学符号;n目前国际上通用的都是目前国际上通用的都是米氏符号米氏符号(Millers symbol)，亦称米勒符号亦称米勒符号第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号125-4.晶面符号晶面符号(面号):第五章 晶体定向及结晶5-4.5-4.晶面符号晶面符号oo晶面符号的确定晶面符号的确定晶面符号的确定晶面符号的确定:n晶晶体体上上任任意意一一个个晶晶面面，若若它它在在三三个个结结晶晶轴轴a轴轴、b轴轴、c轴轴上上的的截截距距依依次次为为OX、OY、OZ,已已知知轴轴率率为为a b c，则则该该晶面在晶轴上的截距系数晶面在晶轴上的截距系数p,q,r分别为分别为:p=OX/a,q=OY/b,r=OZ/c其倒数比其倒数比:1/p:1/q:1/r=h:k:ln晶晶面面指指数数(米米氏氏指指数数):取取h:k:l的的最最简简单单整整数数比比,此此时时的的h,k,l就称为晶面指数就称为晶面指数;第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号135-4.晶面符号晶面符号的确定:第五章 晶体定向及结晶符5-4.5-4.晶面符号晶面符号oo晶面符号的确定晶面符号的确定晶面符号的确定晶面符号的确定:n晶晶体体上上任任意意一一个个晶晶面面，若若它它在在三三个个结结晶晶轴轴a轴轴、b轴轴、c轴轴上上的的截截距距依依次次为为OX、OY、OZ,已已知知轴轴率率为为a b c，则则该该晶面在晶轴上的截距系数晶面在晶轴上的截距系数p,q,r分别为分别为:p=OX/a,q=OY/b,r=OZ/c其倒数比其倒数比:1/p:1/q:1/r=h:k:ln晶晶面面指指数数(米米氏氏指指数数):取取h:k:l的的最最简简单单整整数数比比,此此时时的的h,k,l就称为晶面指数就称为晶面指数;第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号abcXYZ145-4.晶面符号晶面符号的确定:第五章 晶体定向及结晶符5-4.5-4.晶面符号晶面符号n米氏指数米氏指数(Miller indices)是指：用来表达晶面在晶体是指：用来表达晶面在晶体上之方向的一组上之方向的一组无公约数的整数无公约数的整数，它们的具体数值，它们的具体数值等等于该晶面在结晶轴上所截截距系数的倒数比于该晶面在结晶轴上所截截距系数的倒数比。n如果将米氏指数按顺序连写，并置于如果将米氏指数按顺序连写，并置于园括号园括号园括号园括号内内,表达表达为为(h k l),便构成了晶面的米氏符号。便构成了晶面的米氏符号。nh:k:l a/OX:b/OY:c/OZo晶轴有正负方向晶轴有正负方向o晶面可与晶轴垂直晶面可与晶轴垂直,平行或斜交平行或斜交n考察若干模型晶面的晶面符号考察若干模型晶面的晶面符号第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号bcXYZa155-4.晶面符号米氏指数(Miller indices)是5-5.5-5.整数定律整数定律整数定律整数定律(law of whole numbers)有理指数定律有理指数定律(law of rational indices)阿羽依定律阿羽依定律(law of Hauy)晶面在晶轴上的结距系数之比为简单整数比晶面在晶轴上的结距系数之比为简单整数比 如果以平行于三根不共面晶棱的直线作为坐标轴，则如果以平行于三根不共面晶棱的直线作为坐标轴，则晶体上任意二晶面在三个坐标轴上所截截距的比值之晶体上任意二晶面在三个坐标轴上所截截距的比值之比为一简单整数比比为一简单整数比第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号165-5.整数定律整数定律(law of whole nuxyaobo(010)(110)(210)(310)对于实际晶体对于实际晶体而言，而言，h:k:l不仅可以化为不仅可以化为整数比，而且整数比，而且可以化为简单可以化为简单的整数比。的整数比。5-5.5-5.整数定律整数定律第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号17xyaobo(010)(110)(210)(310)对于实际5-4.5-4.晶面符号晶面符号第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号185-4.晶面符号第五章 晶体定向及结晶符号18 晶面符号中一般不能同时出现数字和符号 晶面与晶面负端相交，其指数为负-晶面与结晶轴平行时，相应的晶面指数为0 0 晶面指数的绝对值越大，晶面在晶轴上截距系数 值（绝对值）越小 两个晶面指数的绝对值、对应的轴单位都相等时，则晶 面与此二结晶轴等角度相交 同一晶体中，若晶面指数的绝对值相等、正负号相反，两晶面必相互平行小结小结 :5-5.5-5.整数定律整数定律第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号19 晶面符号中一般不能同时出现数字和符号 晶面与晶面负端相交，o棱符号是用简单的数字符号形式，来表达晶棱或其他直线(如结晶轴等)在晶体上之方向的一种结晶学符号o晶棱符号只涉及方向,不涉及具体位置o表达为r s t,r:s:t=OX/a:OY/b:OZ/co晶棱符号与晶面符号之间的关系第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号5-6.5-6.晶棱符号晶棱符号20棱符号是用简单的数字符号形式，来表达晶棱或其他直线(如结晶轴5-6.5-6.晶棱符号晶棱符号第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号o晶棱符号只涉及方向,不涉及具体位置。所有平行的晶棱具有同所有平行的晶棱具有同一个晶棱符号。一个晶棱符号。o截距系数比：表达为 u v wu v w u u:v v:w w=MR/a:MK/b:MF/c o u v wu v w=u v wu v w 此例：此例：u v w=1 2 3棱符号是用简单的数字符号形式，来表达晶棱或其他直线棱符号是用简单的数字符号形式，来表达晶棱或其他直线(如结晶如结晶轴等轴等)在晶体上之方向的一种结晶学符号在晶体上之方向的一种结晶学符号215-6.晶棱符号第五章 晶体定向及结晶符号此例：u 5-6.5-6.晶棱符号晶棱符号o四轴定向时的晶棱符号四轴定向时的晶棱符号n n以以r s r s mm t t的形式表达的形式表达第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号225-6.晶棱符号四轴定向时的晶棱符号第五章 晶体定向及结o晶带晶带(zone)n彼此间的交棱均相互平行的一组晶面之组合第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号5-7.5-7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律o晶带轴晶带轴(zone axis)n用以表示晶带方向的一根直线，它平行于该晶带中的所有晶面，也就是平行于该晶带中各个晶面的公共交棱方向o晶带符号晶带符号(zone symbol)n在晶体上用相应的晶带轴(晶棱)符号来表示23晶带(zone)第五章 晶体定向及结晶符号5-7.晶5-7.5-7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律oo晶带定律晶带定律晶带定律晶带定律(zone law)(zone law)n任意晶棱（晶带）相交必可决定一可能晶面，而任意两个晶面任意晶棱（晶带）相交必可决定一可能晶面，而任意两个晶面相交必可决定一个可能晶棱（晶带）。相交必可决定一个可能晶棱（晶带）。n任一属于任一属于r s t晶带的晶面晶带的晶面(h k l)，必定有：，必定有：hr+ks+lt=0-晶带方程晶带方程oo简单的证明简单的证明简单的证明简单的证明n过坐标原点而平行于过坐标原点而平行于(h k l)平面的方程为：平面的方程为：hx+ky+lz=0 因因(h k l)晶面属于晶面属于r s t晶带晶带,故直线故直线r s t上的任一点均满足平面上的任一点均满足平面方程方程,即用即用r,s,t替代替代x,y,z,便得到上述的晶带方程便得到上述的晶带方程第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号245-7.晶带符号和晶带定律晶带定律(zone law)第5.7.5.7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律o晶带定律的应用晶带定律的应用n1 已知两个晶面，求包含此二晶面的晶带之符号n2 求同时属于某二已知晶带的该晶面之晶面符号n3 判断某一已知晶面是否属于某个已知的晶带n4 由四个互不平行的已知晶面,或四个已知晶带,求出晶体上一切可能 的晶面与晶带(即晶棱)o应用一：应用一：求含晶面(h1 k1 l1)和(h2 k2 l2)的晶带r s th1r+k1s+1lt=0h2r+k2s+l2t=0第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号255.7.晶带符号和晶带定律晶带定律的应用第五章 晶体定向5.7.5.7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号h1 k1 l1 h1 k1 l1h2 k2 l2 h2 k2 l2求有晶面（求有晶面（100）和（）和（010）决定的晶带）决定的晶带求出晶带符号为：求出晶带符号为：001 1 0 0 1 0 00 1 0 0 1 0265.7.晶带符号和晶带定律第五章 晶体定向及结晶符号h5.7.5.7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号应用二：应用二：求晶带(rst)和(uvw)决定的晶面hklhr+ks+1t=0hu+kv+lw=0r s t r s tu v w u v w如：求由晶带如：求由晶带010和和001决定的晶面决定的晶面0 1 0 0 1 00 0 1 0 0 1求出晶面符号为：求出晶面符号为：（100）275.7.晶带符号和晶带定律第五章 晶体定向及结晶符号应5.7.5.7.晶带符号和晶带定律晶带符号和晶带定律第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号应用三：应用三：已知晶面(hkl)和(mnp)在同一晶带，求位于此晶带中两个晶面之中的另一个晶面。可以导出：第三个晶面的晶面指数应该为：（h+m k+n l+p)285.7.晶带符号和晶带定律第五章 晶体定向及结晶符号应对称型对称型(点群点群)的国际符号的国际符号o最多有三个位,分别代表不同方向o如mmm,432,4/mo了解不同位之间的关系o32种点群的国际符号o参见教材参见教材:P36 表表4-4 P38 图图4-5第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号国际符号是一套简明的、国际通用的符号，它表明了对称要国际符号是一套简明的、国际通用的符号，它表明了对称要素的组合和方位。素的组合和方位。29对称型(点群)的国际符号最多有三个位,分别代表不同方向参见对称型对称型(点群点群)的国际符号的国际符号第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号o参见教材参见教材:P42 表表5-230对称型(点群)的国际符号第五章 晶体定向及结晶符号参见教思考题：思考题：思考题：思考题：1、模型上形态相同的晶面符号有何规律？2、在低级晶族的各晶系中（001）与Z轴的关系如何（垂直、斜交）？3、在等轴晶系中（1）与XYZ轴等截距相交的晶面有哪些？其晶面符号特点？（2）与二个结晶轴等截距相交与另一晶轴平行的晶面有哪些？晶面符号？4、求晶面符号（010）、（）、（210）、（）、（001）、（）、（120）是否属于晶带 001。第五章第五章 晶体定向及结晶符号晶体定向及结晶符号31思考题：第五章 晶体定向及结晶符号31