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本文格式为Word版，下载可任意编辑材基1习题及答案 《晶体布局与缺陷》 第一章习题及答案 1-1. 布拉维点阵的根本特点是什么？ 答：具有周期性和对称性，而且每个结点都是等同点 1-2. 论证为什么有且仅有14种Bravais点阵 答：第一，不少于14种点阵对于14种点阵中的任一种，不成能找到一种连接结点的方法，形成新的晶胞而对称性不变 其次，不多于14种假设每种晶系都包含简朴、面心、体心、底心四种点阵，七种晶系共28种Bravais点阵但这28种中有些可以连成14种点阵中的某一种而对称性不变例如体心单斜可以连成底心单斜点阵，所以并不是新点阵类型 1-3. 以BCC、FCC和六方点阵为例说明晶胞和原胞的异同 答：晶胞和原胞都能反映点阵的周期性，即将晶胞和原胞无限聚积都可以得到完整的整个点阵但晶胞要求反映点阵的对称性，在此前提下的最小体积单元就是晶胞；而原胞只要求体积最小，布拉维点阵的原胞都只含一个结点例如：BCC晶胞中结点数为2，原胞为1；FCC晶胞中结点数为4，原胞为1；六方点阵晶胞中结点数为3，原胞为1见下图，直线为晶胞，虚线为原胞。

BCC FCC 六方点阵 1-4. 什么是点阵常数？各种晶系各有几个点阵常数？ 答：晶胞中相邻三条棱的长度a、b、c与这三条棱之间的夹角α、β、γ分别抉择了晶胞的大小和外形，这六个参量就叫做点阵常数 晶系 三斜 单斜 斜方 正方 立方 六方 菱方 a、b、c，α、β、γ之间的关系 a≠b≠c，α≠β≠γ≠90o a≠b≠c，α=β=90≠γ或α=γ=90≠β a≠b≠c，α＝β＝γ＝90o a=b≠c，α=β=γ=90o a=b=c，α=β=γ=90o a=b≠c，α=β=90o,γ=120o a=b=c，α=β=γ≠90o 点阵常数的个数 6 (a、b、c 、α、β、γ) 4 (a、b、c、γ或a、b、c、β) 3 (a、b、c) 2 (a、c) 1 (a) 2 (a、c) 2 (a、α) 1-5. 分别画出锌和金刚石的晶胞，并指出其点阵和布局的区别 答：点阵和布局不确定一致，由于点阵中的结点可以代表多个原子，而布局中的点只能代表一个原子锌的点阵是六方点阵，但在非结点位置也存在原子，属于HCP布局；金刚石的点阵是FCC点阵，但在四个周围体间隙中也存在碳原子，属于金刚石布局。

见下图 锌的布局 金刚石的布局 1-6. 写出立方晶系的{123}晶面族和晶向族中的全部等价晶面和晶向的概括指数 答：{123} = (123) +(23) +(13)+ (12) +(132) +(32) +(12) +(13) +(213) +(13) +(23) +(21) +(231) +(31) +(21) +(23) +(312) +(12) +(32) +(31) +(321) +(21) +(31) +(32) = [112] +[12] +[12] +[11] +[121] +[21] +[11] +[12] +[211] +[11] +[21] +[21] 1-7. 在立方晶系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：(102)、(11)、(1)、[110]、[11]、[10] 和[21] 1-8. 标注图中所示立方晶胞中的各晶面及晶向指数 1-9. 写出六方晶系的{110}、{102}晶面族和、晶向族中的各等价晶面及等 价晶向的概括指数。

答：{110} = (110) +(20) + (20) {102} = (102) +(012) +(102) +(012) +(012) +(102) = [20] +[110] +[20] = [011] +[011] +[101] +[101] +[011] +[101] 1-10. 在六方晶胞图中画出以下晶面和晶向：(0001)、（010）、（110）、（102）、（012）、[0001]、 [010]、[110]、[011]和[011] 1-11. 标注图中所示的六方晶胞中的各晶面及晶向指数 1-12. 用解析法求1-11其次图中的各晶向指数(按三指数－四指数变换公式) 解：由三指数[U V W]转化为四指数[u v t w]可利用公式： U = 2u +v , V= 2v + u , W = w 将?[23]、?[110]、?[113]、?[010]中的u、v、w代入公式，得 [1]、 [110]、 [111]、 ? [120 ]。

1-13. 根据FCC和HCP晶体的堆垛特点论证这两种晶体中的八面体和周围体间隙的尺寸必相 同 答：研究FCC晶体的(111)密排面和HCP晶体的(0001)密排面，察觉两者原子排列方式完全一致；再研究两者的相邻两层密排面，察觉它们层与层之间的吻合方式也没有区别事实上只有研究相邻的三层面时，才会察觉FCC和HCP的识别，而八面体间隙与周围体间隙都只跟两层密排原子有关，所以对于这两种间隙，FCC与HCP供给的微观 环境完全一致，他们的尺寸也必一致 1-14. 以六方晶体的三轴a、b、c为基，确定其八面体和周围体间隙中心的坐标 答：八面体间隙有六个，坐标分别为： (?,-?,?)、(?,?,?)、(-?,-?,?)、(?,-?,?)、(?,?,?)、(-?,-?,?)； 周围体间隙共有二十个，在中轴上的为：(0,0, ?)、(0,0, ?)； 在六条棱上的为：(1,0, ?)、(1,1, ?)、(0,1, ?)、(-1,0, ?)、(-1,-1, ?)、(0,-1, ?)、 (1,0, ?)、(1,1, ?)、(0,1, ?)、(-1,0, ?)、(-1,-1, ?)、(0,-1, ?)； 在中部的为：(?,?,?)、(-?,?,?)、(-?,-?,?)、(?,?,?)、(-?,?,?)、(-?,-?,?)。

1-15. 按解析几何证明立方晶系的[h k l]方向垂直与(h k l)面 证明：根据定义，(h k l)面与三轴分别交于a/h、a/k、a/l，可以推出此面方程为 x/(a/h) + y/(a/k) + z/(a/l) = 1 => hx + ky +lz = a； 平行移动得面 hx + ky +lz = 0； 又由于 (h, k, l) ? (x, y, z) = hx + ky + lz ≡ 0，知矢量(h, k, l)恒垂直于此面，即[h k l] 方向垂直于hx + ky +lz = 0面，所以垂直于hx + ky +lz = a即(h k l)面 1-16. 由六方晶系的三指数晶带方程导出四指数晶带方程 解：六方晶系三指数晶带方程为 HU + KV + LW = 0 ； 面(H K L)化为四指数(h k i l)，有 H = h , K = k , L = l ； 方向[U V W]化为四指数[u v t w]后，有 U = 2u +v , V= 2v + u , W = w ； 代入晶带方程，得 h(2u +v) + k(2v + u) + lw = 0 ； 将i =–(h+k)，t =–(u+v)代入上式，得 hu + kv + it + lw = 0。

1-21.求出立方晶体中指数不大于3的低指数晶面的晶面距d和低指数晶向长度L(以晶胞边 长a为单位) 解：晶面间距为d = a/sqrt (h2+k2+l2)，晶向长度为L = a·sqrt (u2+v2+w2)，可得 晶面族 {100} {110} {111} {200} {210} {211} {220} {221} {300} {310} d(×a) 1 √2/2 √3/3 1/2 √5/5 √6/6 √2/4 1/3 1/3 √10/10 晶面族 {311} {222} {320} {321} {322} {330} {331} {332} {333} d(×a) √11/11 √3/6 √13/13 √14/14 √17/17 √2/6 √19/19 √22/22 √3/9 晶向族 L(×a) 1 √2 √3 2 √5 √6 2√2 3 3 √10 晶向族 L(×a) √11 2√3 √13 √14 √17 3√2 √19 √22 3√3 1-22.求出六方晶体中[0001]、[100]、[110]和[101]等晶向的长度(以点阵常数a和c为单位)。

解：六方晶体晶向长度公式： L = a·sqrt (U2+V2+W2c2/a2-UV)；（三指数） L = a·sqrt (u2+v2+2t2+w2c2/a2-uv)；（四指数） 代入四指数公式，得长度分别为 c、 √3*a、 3a、 √(3a2+c2) 1-23.计算立方晶体中指数不大于3的各低指数晶面间夹角(列表表示)为什么夹角和点阵常 数无关 解：利用晶面夹角公式cosυ= (h1h2+k1k2+l1l2)/sqrt((h12+k12+l12)*(h22+k22+l22))计算两晶 面族之间的夹角根据所选晶面的不同可能有多个，下面只列出一个，其他这里不议论 cosυ {100} {110} {111} {210} {211} {221} {310} {100} 1 {110} √2/2 1 {111} √3/3 √6/3 1 {210} 2√5/5 3√10/10 √15/5 1 {211} √6/3 √3/2 2√2/3 √30/6 1 {221} 2/3 2√2/3 5√3/9 2√5/5 7√6/18 1 {310} 3√10/10 2√5/5 2√30/15 7√2/10 7√15/30 4√10/15 1 后面的结果略。

1-24.计算立方晶体中指数不大于3的各低指数晶向间夹角(列表表示)，并将所得结果和上题对比 解：利用晶向夹角公式cosθ= (u1u2+v1v2+w1w2)/sqrt ((u12+v12+w12)*(u22+v22+w22))计算 两晶向族之间的夹角根据所选晶向的不同可能有多个，所得结果与上题完全一致，只将表示晶面的―{}‖替换为―‖即可从外观上看是由于晶向夹角公式与晶面夹角公式完全一致的理由，深入分析，察觉晶向[x y z]是晶面(x y z)的法线方向，是垂直关系，所以两晶面的夹角恒等于同指数的晶向夹角 1-25.计算六方晶体中(0001。