
- •10. Категории,сингонии
- •11. Методы определения атомной структуры твердых тел
- •12. Дифракция рентгеновских лучей. Уравнение Вульфа-Брэггов
- •13. Условие Лауэ
- •14.Карпускулярно-волновой дуализм света
- •15. Свойства волн де Бройля
- •16. Принцип неопределенностей Гейзенберга
- •17. Статистический смысл волновой функции
- •18.Водородоподобный атом
- •19. Многоэлектронные атомы
- •20. Спин электрона
- •21.Вырожденные и невырожденные коллективы частиц
- •22.Квантовое состояние и его квантование
- •23.Функция плотности состояний
- •24. Полная статистическая функция распределения
- •25. Функция распределения Максвела-Больцмана
- •26. Функция распределения Ферми-Дирака
- •27. Функция распределения Бозе-Эйнштейна
- •28.Волновое уравнение Шредингера
- •29.Стационарное уравнение Шредингера
- •30. Движение свободной частицы
- •31. Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер
- •32. Микрочастица в потенциальной яме
- •33.Образование энергетических зон
- •34.Решетки Бравэ
- •Решетки Бравэ
8. Зеркально-поворотная ось
- Совокупность оси и перпендикулярной к ней плоскости симметрии, действующих не порознь, а совместно. В кристаллах возможны Зеркально-поворотные оси первого, второго, третьего, четвертого и шестого порядков. Зеркально-поворотные оси первого порядка соответствует пл. симметрии или инверсионной оси второго порядка, второго порядка-центру инверсии или инверсионной оси первого порядка. Зеркально-поворотные оси третьего порядка совпадает с инверсионной осью шестого порядка, четвертого порядка является одновременно инверсионной осью четвертого порядка, шестого порядка отвечает инверсионной оси третьего порядка. Зеркально-поворотные оси являются осями сложной симметрии.
9. Инверсионная ось
- совокупность оси симметрии и центра инверсии, действующих не порознь, а совместно. В кристаллах возможны Инверсионные оси первого, второго, третьего, четвертого и шестого порядков. Инверсионные оси первого порядка соответствует центру инверсии, второго порядка - плоскости симметрии, третьего порядка - тройной оси с центром инверсии, четвертого порядка - особой двойной оси, шестого порядка - тройной оси с перпендикулярной к ней плоскостью.Инверсионная ось является осью сложной симметрии.
10. Категории,сингонии
По виду симметрии,т.е. по форме элементарной ячейки все кристаллы делятся на категории: высшая, средняя и низшие
Все категории делятся на 7 сингоний (к высшей категории относят такие кристаллы,которые имеют несколько осей,порядка больше 2; к средней категории относят такие кристаллы, которые имеют хотя бы одну ось, порядка больше двух; к низшей категории относят такие кристаллы, которые не имеют не одной оси, порядка выше двух)
категория |
Сингония |
Осевые трансляции a, b, c и углы α, β, γ |
низшая |
триклинная |
a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ |
моноклинная |
a ≠ b ≠ c α = γ = 90° β ≠ 90° |
|
орторомбическая |
a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90° |
|
средняя |
тетрагональная |
a = b ≠ c α = β = γ = 90° |
гексагональная |
a = b ≠ c α = β = 90° γ = 120° |
|
высшая |
кубическая |
a = b = c α = β = γ = 90° |
11. Методы определения атомной структуры твердых тел
Для
определения атомно-молекулярной
структуры твердых тел используют
дифракционные методы [6, 46]. Их классификация
связана с видом используемого излучения.
По ним методы дифракционного анализа
структуры подразделяются на рентгенографию,
электрографию и нейтронографию. Все
эти методы основываются на том, что
волны, проходя через кристаллическое
вещество, испытывают дифракцию, т. к.
кристаллическая решетка со средними
межатомными расстояниями порядка
является
для них дифракционной решеткой. Длина
волны излучения при этом должна быть
сравнима с этими межатомными расстояниями.
Рентгеновское
излучение при
прохождении через кристалл взаимодействует
с электронными оболочками атомов, и
дифракционная картина отражает
распределение электронной плотности
в
веществе, которую можно характеризовать
как функцию координат
.
Электронография использует
электроны таких энергий, что они
взаимодействуют не с электронными
оболочками, а с электростатическим
полем атома
.
Такое взаимодействие значительно
сильнее, чем в случае рентгеновского
излучения, поэтому интенсивность
дифракции электронов примерно в 106 раз
больше, чем для рентгеновских лучей.
В
методе нейтронографии нейтроны
взаимодействуют с дельтообразным
потенциалом ядерных сил
.
Интенсивность дифракции примерно в 100
раз меньше, чем для рентгеновского
излучения. Однако метод обладает тем
преимуществом, что с его помощью
легко выявляется различие атомов с
близкими порядковыми номерами в таблице
Менделеева, что трудно сделать методами
рентгенографии и электронографии.
Конечный результат исследования перечисленными методами – установление вида распределения либо или в элементарной ячейке. Максимумы этих функций соответствуют центрам равновесия атомов исследуемого вещества.
Геометрическая теория дифракции первоначально была развита для рентгеновских лучей, а затем перенесена на электроны и нейтроны.
В рентгенографии для
исследования атомной структуры применяют
рентгеновские лучи с длиной волны
,
в электронографии – электроны с длинами
волн де Бройля
,
в нейтронографии – тепловые нейтроны
с длиной волны около
.
В случае рентгено- и электронографии
дифракционную картину можно получить
на пленке (фото) или при помощи специальных
счетчиков, а в нейтронографии – при
помощи ионизационных счетчиков.
Дифракционная картина позволяет качественно судить о структурном состоянии твердого тела. Если дифракционная картина на пленке представляет собой набор точек, то твердое тело находится в состоянии монокристалла. Если она является набором концентрических колец (на плоскую пленку) – поликристалла. Если размытые (диффузные) кольца (гало), то тело находится в аморфном состоянии.
По распределению и величине интенсивности дифракционных максимумов можно рассчитать положения атомов, т. е. определить структуру. Рассмотрим эту возможность на примере рентгеновской дифракции.