MÔN HỌC: VẬT LÝ TINH THỂ Chương I: CẤU TRÚC TINH THỂ GVGD : PGS TS TRƯƠNG MINH ĐỨC HVTH : PHẠM THỊ YẾN LY VÕ VĂN TÚ BOUNNAO PATHUMMA LÊ THỊ MINH PHƯƠNG HÀ DUY SON HOÀNG THƠ THƠ NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH ĐẶNG THỊ THU THỦY NGUYỄN THỊ BẢO TRANG NỘI DUNG 1.1 CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ CHẤT RẮN TINH THỂ 1.2 KÍ HIỆU MẠNG TINH THỂ 1.1 1.1.1 CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH CHẤT CHẤTRẮN RẮNVÔ VÔĐỊNH ĐỊNHHÌNH HÌNHVÀ VÀCHẤT CHẤTRẮN RẮNTINH TINHTHỂ THỂ 1.1.2 CHẤT RẮN KẾT TINH 1.1.3 BÀI TẬP + Khái niệm + Khái niệm Giải số + Đặc điểm + Đặc điểm tập tìm + Tính chất + Tính chất số Miller, + Ứng dụng + Ứng dụng Miller-Bravais 1.1 Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể  Vật chất tồn ba dạng bản: Rắn, lỏng khí Người ta gọi trạng thái ngưng tụ hạt vật chất  Ở trạng thái khí, khoảng cách hạt lớn lực tương tác chúng với bé Chúng có khả chiếm thể tích mà ta dành cho nó, tính chất chủ yếu chúng xác định tính chất hạt riêng biệt 1.1 Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể 1.1.Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể Ở khoảng cách xa trung tâm tập hợp (thứ tự xa), trật tự bị phá vỡ Độ bền liên kết tập hợp hạt chất lỏng không lớn, trạng thái lỏng chất chiếm thể tích xác định, có khả thay đổi hình dạng tác dụng trọng lực Tính chất chất trạng thái định tính chất hạt tập hợp hạt, tương tác chúng với 1.1 Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể  Ở trạng thái rắn , chất có khả bảo toàn thể tích xác định mà giữ nguyên hình dạng tác dụng trọng lực Tính chất chất xác định thành phần nguyên tố cấu trúc 1.1 Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể Khi điều kiện tồn (nhiệt độ, áp suất) thay đổi, chất chuyển thể từ rắn sang lỏng, từ lỏng sang khí ngược lại Nước bay đông lại thành nước đá, kim loại chảy lỏng bay Sơ đồ chuyển thể trạng thái vật chất 1.1.1 Chất rắn vô định hình 1.1.1.1 Khái quát Chất rắn vô định hình  Chất rắn vô định hình chất rắn cấu trúc tinh thể xác định, dạng hình học xác định Mô hình cấu trúc thủy tinh 1.1.1.1 Khái quát Chất rắn vô định hình Nhựa thông Thủy tinh Nhựa đường 10 K T LU N Ký hi u m t m ng – ch s  Miller Ch n m t m ng (n m h s : m t c t tr c t a theo thông n1a, n2b, n3c Ta l p t s kép: a b c 1 : : = : : = h:k :l an1 bn2 cn3 n1 n2 n3  V y ký hi u c a m t m ng c n xác  Các ch Ch s m t này) g n g c nh t Ví d nh s ( h k l) s hkl c a m t m ng g i ch s Miller Miller - Bravais h l c ph  Ký hi u m t v h p ch s Miller ng: i ch s (hkil), ó i = - (h + k) Cách xác nh ch s Miller - Bravais hoàn toàn gi ng nh tr ng 1.2 KÍ HI U M NG TINH TH Một số tập số Miller số Miller – Bravais 1.2.5 Bài 1: Xác định số chiều đường thẳng qua hai nút {[100]} {[001]} mạng lập phương z { } E  111 A {[001]} D B C B’ O D’ {[100]} x C’ y z { } E  111 A {[001]} D B C B’ O D’ {[100]} y C’ x B1: Ta xác định tọa độ hai nút {[100]} {[001]} hình vẽ điểm D’ A, đường thẳng qua hai nút D’A B2: Qua gốc O kẻ đường thẳng song song với D’A, nút gốc O nút nằm đường thẳng gần O số chiều đường thẳng qua hai nút O E Mà D’A // OE nên số chiều D’A { } E  111  111  111 Bài 2: Xác định số miller mặt qua nút {[200]}, {[010]}, {[001]} mạng lập phương P GiẢI Ta có : Mặt phẳng mạng cắt trục tọa độ nút {[200]}, {[010]}, {[001]} nên ta có n = 2, n = 1, n = 1 1 ⇒ h : k : l = : : = :1:1 Vậy, số Miller mặt phẳng (211) 1 z Bài 3: Vẽ mặt (212), (110), (001), (120) tinh thể lập phương • Mặt (212) : h : k : l = : 1: = 1 : : 1 2 y => n1 =1/2, n2 = 1, n3 = 1/2 x z 1 : : 1 ∞ • Mặt (110): h : k : l = : 1: = ∞ => n1 = 1, n2 = 1, n3 = y z x 1 : : ∞ ∞ • Mặt (001): h : k : l = : 0: = => n1 = ∞ , n2 = , n3 = ∞ y x 1 : : 1/ ∞ • Mặt (120): h : k : l = : : = => n1 =1, n2 =1/2, n3 = z ∞ y x Bài 4: Xác định số Miller – Bravais mặt MNPQ NKHQ hình vẽ sau:  Mặt phẳng MNPQ cắt trục OX, OY N hai nút P, Q có tọa độ song song với trục OZ nên xem mặt phẳng M K cắt OZ ∞ Q  Như ta có n1 = 1, n2 = 1, n3 = ∞ P H  Suy ra: 1 h : k : l = : : = 1:1: 1 ∞ N Từ ta suy i = - (h + k) = -2 M K Vậy, mặt MNPQ hệ lục giác có số Miller – Bravais ( 1120) Q •Tương tự mặt phẳng NKHQ có số Miller – Bravais ( 0110) P H Bài 5: Xác định số Miller mặt phẳng hình đây: a) Mặt phẳng (ABCD) cắt trục tọa độ Ox, Oy, Oz điểm: Ta có: n = ; m = ∞; p = 1 1 1 h : k : l = : : = : : = : :1 n m p ∞ Suy số Miller mặt phẳng (ABCD) (201) b) Mặt phẳng (MNPQ) cắt trục tọa độ OX, OY, OZ điểm: Ta có: n = 1; m = −1; p = 1 1 1 h : k : l = : : = : : = 1: −1 :1 n m p −1 Suy ra: i = - (h + k) = Vậy: Chỉ số Miller – Bravais mp(MNPQ) ( 1101) K T LU N Ph ng pháp gi i m t s t p  Để xác định số Miller (hkl) mạng tinh thể, tiến hành bước sau: •Giả sử mặt phẳng tinh thể cắt trục tọa độ điểm có tọa độ m,n,p •Nghịch đảo số nguyên 1/m, 1/n, 1/p •Xác định mẫu số chung D Suy số mặt là: D D D h = ; k = ;l = m n p Cách xác định số Miller-Bravais (hkil) hệ lục phương hoàn toàn giống số Miller, i = (h+k) K T LU N Ph ng pháp gi i m t s t p  Ngoài để giải tập ta cần sử dụng số tính chất sau : • Các mặt phẳng song song có số • Các phương song song với có số • Tập hợp mặt phẳng tương đương tính đối xứng ký hiệu hkl • Trong mạng lập phương hướng tinh thể thẳng góc với mặt phẳng tinh thể có số TRẢ LỜI CÂU HỎI: Tại người ta đưa số Miller - Bravais, số Miller hệ tọa độ ba trục không thích hợp tinh thể hệ lục phương ? Ch s Miller c a m t ph ng h d i d ng {hkl} Giá tr t nhau, ch i h,k,l c a chúng nh i v trí cho Ví d : H m t ph ng {100} c a tinh th có c u trúc ô s c p hình l p ph c ký hi u ng g m m t ph ng (100), (010), (001), ( 100) ; ( 010) ( 001 ) CÂU HỎI: Tại người ta đưa số Miller - Bravais, số Miller hệ tọa độ ba trục không thích hợp tinh thể hệ lục phương ? Họ mặt phẳng: tập hợp mặt phẳng tương đương tính đối xứng Nên mặt bên: ABHG, BCIH, CIJD… thuộc họ mặt phẳng Vì chúng tương đương với với trục quay bậc Theo số Miller, mặt ABHG, BCIH, AGLF… có số không thống Theo số Miller Bravais, mặt ABHG, BCIH, AGLF… tập hợp giá trị tuyệt đối số nên chúng thuộc họ mặt phẳng {0110} Mặt Chỉ số Miller Chỉ số Miller Bravais (100) (10 10) BCIH (010) (01 10) AGLF (110) (1 100) ABHG Kết luận: Chỉ số Miller Bravais thể tính đối xứng mạng lục giác Cảm ơn thầy bạn ý lắng nghe Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level [...]... lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành Một số vật rắn như lưu huỳnh (S), thạch anh, đường, có thể vừa là tinh thể, vừa là vô định hình 1.1.1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH 1.1.1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH • Các vật rắn vô định hình được dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghệ khác nhau Thuỷ tinh dùng làm các dụng cụ quang học (gương, lăng kính, thấu kính... KHÔNG CÓ NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY, TÍNH CHẤT CỦA CHẤT RẮN ĐÔNG ĐẶC XÁC ĐỊNH VÔ ĐỊNH HÌNH KHI BỊ NUNG NÓNG, CHÚNG NÓNG CHẢY VÀ CHUYỂN SANG THỂ LỎNG 1.1.1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH  Chất rắn vô định hình có nhiều đặc tính quý như dễ tạo hình, không bị gỉ, không bị ăn mòn, giá thành sản xuất rẻ…  Các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh... đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể • Vật rắn đơn tinh thể là vật được cấu tạo từ một tinh thể hoặc nhiều tinh thể nhỏ liên kết theo một trật tự xác định Hạt muối, miếng thạch anh, viên kim cương, là vật rắn đơn tinh thể • Vật rắn đa tinh thể là vật được cấu tạo từ nhiều tinh thể nhỏ liên kết hỗn độn Hầu hết các kim loại (sắt, nhôm, đồng, ) là vật rắn đa tinh thể 1.1.2.3 ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN...1.1.1.1 Khái quát về Chất rắn vô định hình  Về mặt cấu trúc có thể xếp chất rắn vô định hình vào trạng thái lỏng Khi một thể lỏng bị đông đặc hết sức đột ngột, tính linh động của các hạt bị giảm mạnh, độ nhớt tăng vọt nhanh, các mầm kết tinh chưa kịp phát sinh và cấu trúc của thể lỏng như bị “đông cứng lại “ Thể lỏng đã chuyển sang thể vô định hình  Trạng thái vô định hình khác trạng thái lỏng... động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó Một tinh thể của chất rắn Tinh thể Bitmut được tổng hợp từ nhân tạo 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể MÔ HÌNH SỰ LIÊN KẾT CÁC NGUYÊN TỬ TRONG TINH THỂ 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể Tính tuần hoàn trong không gian của tinh thể được biểu diễn bằng mạng tinh thể + Ví dụ: Mạng tinh thể muối ăn có dạng hình lập phương gồm các iôn Cl và Na , trong đó khoảng cách giữa hai ion Cl... CỦA CHẤT RẮN TINH THỂ Cấu trúc tinh thể của than chì Cấu trúc tinh thể của kim cương 1.1.2.3 ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN TINH THỂ  Mỗi chất rắn kết tinh ứng với mỗi cấu trúc tinh thể có một nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở mỗi áp suất cho trước o o o Ví dụ: Ở áp suất khí quyển, nước đá nóng chảy ở 0 C, thiếc nóng chảy ở 232 C, sắt nóng chảy ở 1520 C,  Các chất rắn kết tinh có thể là chất. .. nhất với vật rắn tinh thể) Tất cả các tính chất khác nó giống như thể lỏng vì cấu trúc của nó là cấu trúc của thể lỏng, đặc trưng bởi sự mất trật tự của các hạt 1.1.1.1 Khái quát về Chất rắn vô định hình  Có thể phân biệt dễ dàng vật thể vô định hình với vật thể kết tinh bằng những đăc điểm dễ quan sát của trạng thái lỏng mà vật thể vô định hình mang theo - Tính đẳng hướng: Các tính chất vật lí của... nhiệt độ của vật thể theo thời gian khi vật thể được nung nóng cho tới điểm nóng chảy 12 1.1.1.1 Khái quát về Chất rắn vô định hình Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Đồ thị cho thấy sự phụ thuộc của nhiệt độ theo thời gian đối với vật thể vô định hình (hình a) và vật thể kết tinh (hình b) 13 1.1.1.1 Khái quát về Chất rắn vô định hình Ở hình (a) đồ thị... tính chất của tinh thể 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể Quan sát các hạt muối ăn (NaCl) qua kính hiển vi, viên đá thạch anh, … , ta thấy chúng đều được cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ có dạng khối lập phương chồng khít lên nhau Cấu trúc có hình dạng đối xứng xác định này gọi là cấu trúc tinh thể Ảnh chụp kim cương Ảnh chụp tinh thể muối ăn qua kính hiển vi 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể Tinh thể của mỗi chất rắn có hình. .. chảy xác định - liên kết giữa các hạt khác nhau về lực 14 1.1.1.1 Khái quát về Chất rắn vô định hình Ở hình (b) đồ thị biểu diễn đường nóng chảy của vật thể kết tinh có những điểm gãy m, n tương ứng với sự bắt đầu và kết thúc của quá trình chuyển từ cấu trúc tinh thể sang cấu trúc lỏng của vật chất ( quá trình ngược lại là quá trình kết tinh ) 15 1.1.1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH CÓ