Bài giảng Vật lý chất rắn - Chương 1: Tinh thể chất rắn - Phần 1: Đại cương về tinh thể - Lê Văn Thăng
CHÖÔNG I. TINH THEÅ CHAÁT RAÉN
A.LYÙ THUYEÁT
Phaàn I. ÑAÏI CÖÔNG VEÀ TINH THEÅ
IN. HCIAEÙCÂN.TRAÏNG THAÙI CÔ BAÛN CUÛA VAÄT CHAÁT TRONG TÖÏ
II. MAÏNG TINH THEÅ
III. CAÁU TRUÙC TINH THEÅ CUÛA MOÄT SOÁ TINH THEÅ ÑÔN GIAÛN
Phaàn II. PHAÂN TÍCH CAÁU TRUÙC TINH THEÅ BAÈNG
PHÖÔNG PHAÙP NHIEÃU XAÏ TIA X.
I. COÂNG THÖÙC NHIEÃU XAÏ CUÛA VULF – BRAGG
II. CAÀU PHAÛN XAÏ CUÛA EWALD
III. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP CHUÏP TINH THEÅ BAÈNG TIA X
B.BAØI TAÄP
I. CAÙC TRAÏNG THAÙI CÔ BAÛN CUÛA
VAÄT CHAÁT TRONG TÖÏ NHIEÂN
⚫ Trong töï nhieân vaät chaát toàn taïi döôùi 3 traïng thaùi
cô baûn (caùc traïng thaùi ngöng tuï cuûa vaät chaát):
RAÉN - LOÛNG - KHÍ
Raén = Tinh theå + voâ ñònh hình
⚫ Caáu truùc :
⚫ Tinh theå : caáu truùc coù ñoä traät töï cao nhaát.
⚫ Khí : caáu truùc hoaøn toaøn maát traät töï.
⚫ Loûng: phaân tích caáu truùc baèng tia X, tia e- vaø nôtron
vôùi phöông phaùp chuû yeáu cuûa Debye vaø Laue caáu
truùc loûng gaàn vôùi tinh theå hôn khí.
Caùc traïng thaùi cuûa vaät chaát
Ñoä maát traät töï
Theå Theå Theå Theå
RAÉN LOÛNG KHÍ PLASMA
Tinh theå Voâ ñònh hình
Chaát löu
Caùc loaïi chaát raén
Vaät lieäu keát tinhcaùc nguyeân töû saép xeáp tuaàn
hoaøn trong khoâng gian
Ñôn tinh theCaùc nguyeân töû saép xeáp tuaàn
hoaøn trong toaøn boä khoâng gian cuûa vaät lieäu
Ña tinh thegoàm nhieàu tinh theå nhoû hoaëc
haït nhoû
Vaät lieäu voâ ñònh hìnhcaùc nguyeân töû khoâng saép
xeáp tuaàn hoaøn trong khoâng gian
MOÄT SOÁ TINH
THEÅ TRONG
TÖÏ NHIEÂN
Ñöôøng
Pyrite
Thaïch anh
Kim cöông
VD: Sự sắp xếp tuần hoàn của các ngtử trong mạng
tinh thể kim cương
MOÄT SOÁ ÖÙNG DUÏNG
Baùn daãn
Sieâu daãn
Laser
Maøn hieån thò
II. MAÏNG TINH THEÅ
Khaùi nieäm:
⚫ Ñeå moâ taû caáu truùc tinh theå (ự p p a cáng) ngöôøi ta
duøng khaùi nieäm maïng tinh th.
⚫ Coù theå quan nieäm tinh theå lyù töôûng ñöôïc taïo thaønh baèng caùch
saép xeáp ñeàu ñaën trong khoâng gian caùc ñôn vò caáu truùc gioáng heät
nha.
⚫ Trong caùc tinh theå ñôn giaûn nhaát laø caùc tinh theå kim loaïi vôùi ñôn
vò caáu truùc chæ coù moät nguyeân töû.
II. MAÏNG TINH THEÅ
II.1. Caáu truùc tinh theå
Caáu truùc tinh theå = maïng tinh theå + cô sôû
=
+
°Ñôn vò caáu truùc = cô sôû = moät nguyeân töû, moät nhoùm nguyeân töû hay
caùc phaân töû (coù theå tôùi haøng traêm nguyeân töû hay phaân töû. VD: chaát
höõu cô)
MAÏNG TINH THEÅ NaCl
Tinh theå NaCl
Giaûi phoùng
NaCl
ơ sôû + Mng tinh theå = Caáu truùc tinh theå
B- BIỂU DIỄN MAÏNG TINH THEÅ
1. TÍNH TUAÀN HOAØN MAÏNG
⚫ Moïi nuùt cuûa maïng ñeàu suy ñöôïc töø moät nuùt goác baèng nhöõng
pheùp tònh tieán :
T = n1a1 + n2a2 + n3a3
laø 3 vectô tònh tieán khoâng ñoàng phaúng = Veùc tô
tònh tieán cô sôû.
a1,a2 ,a3
T
= veùctô tònh tieán baûo toaøn maïng tinh theå.
n1, n2, n3 laø nhöõng soá nguyeân hay phaân soá naøo
ñoù.
a1,a2 ,a3
Neáu n1, n2, n3 = soá nguyeân thì
laø veùctô nguyeân toá
(hay veùctô cô sôû).
Neáu n1, n2, n3 = phaân soá thì
laø veùctô ñôn vò.
a1,a2 ,a3
VEÙCTÔ NGUYEÂN TOÁ
(VEÙCTÔ CÔ SÔÛ)
n= 2; n= 4
T = 2a1 + 4a2
4a2
2a1
a2
Maïng tinh
theå 2D
a1
VEÙCTÔ ÑÔN VÒ
n= 2/3; n= 3/2
2 3
3 2
3
T = a1 + a2
a2
2
a1
a2
Maïng tinh
theå 2D
a1
VECTÔ TÒNH TIEÁN
BAÛO TOAØN MAÏNG
TINH THEÅ
T = n1 a1 + n2 a2 + n3 a3
Vectô tònh tieán cô sôû
(3D)
T = 5a1 + 4a2
4a2
Maïng tinh
theå 2D
a2
5a1
a1
2. OÂ MAÏNG TINH THEÅ
⚫ Qua ba vectô khoâng ñoàng
a3
phaúng hoaøn toaøn xaùc ñònh moät
maïng, ñoù laø moät heä thoáng voâ
haïn caùc nuùt. Chuùng chieám vò trí
ñænh cuûa caùc hình hoäp nhoû xaùc
ñònh bôûi ba caïnh a1, a2, a3.
° Caùc hình hoäp choàng khít leân
nhau vaø keùo daøi voâ haïn trong
khoâng gian OÂ maïng.
a2
a1
°Coù raát nhieàu caùch choïn a1; a2; a3 nhieàu caùch choïn oâ
maïng khaùc nhau.
OÂ ÑÔN VÒ
⚫ OÂ ñôn vò laø oâ ñöôïc xaùc ñònh töø 3 veùctô ñôn vò a1, a2, a3.
⚫ Theå tích cuûa oâ ñôn vò:
V
= a1. a2 a3
= a2. a3 a1
= a3. a1 a2
°OÂ ñôn vò coù theå chöùa nhieàu hôn moät nuùt.
OÂ NGUYEÂN TOÁ
OÂ nguyeân toá laø oâ ñöôïc xaùc
ñònh töø 3 veùctô nguyeân toá a1,
a2, a3.
⚫OÂ nguyeân toá chæ chöùa 1 nuùt
maïng.
Moät soá caùch choïn
OÂ ñôn vò
E
A
B
D
C
F
A
B
E
Moät soá caùch choïn
oâ nguyeân toá
D
C
F
OÂ CÔ SÔÛ (OÂ BRAVAIS)
Laø oâ nguyeân toá thoûa maõn caùc ñieàu kieän :
⚫ Cuøng hevôhecuûa toaøn maïng (töùhetinh the.
⚫ Socaïnh baèng nhau vasogoùc (giöõa caùc caïnh)
baèng nhau cuûa omaïng phanhieàu nha.
⚫ Neáu cogoùc vuoâng giöõa caùc caïnh thì sogoùc ñoù
phanhieàu nha.
⚫ Sau khthoûa maõn caùc ñieàu kieän treânthphaûi
thoûa maõn ñieàu kieän thetích omaïng lanhonha.
OÂ WIGNER – SEITZ
OÂ Wigner – Seitz laø moät oâ nguyeân toá ñöôïc veõ sao cho nuùt maïng naèm ôû taâm oâ.
⚫ Caùch veõ oâ Wigner – Seitz 2 chieàu:
⚫ Choïn moät nuùt maïng baát kì laøm goác O.
⚫ Noái O vôùi caùc nuùt laân caän gaàn nhaát ta ñöôïc moät soá ñoaïn thaúng baèng
nhau.
⚫ Veõ caùc maët phaúng trung tröïc cuûa caùc ñoaïn thaúng ñoù ta thu ñöôïc họ mặt
thứ nhất tạo moät mieàn khoâng gian kín bao quanh O.
⚫ Töông töï, töø O noái vôùi caùc nuùt laân caän tieáp theo vaø veõ caùc maët phaúng
trung tröïc cuûa caùc ñoaïn thaúng ñoù ta thu ñöôïc họ mặt thứ hai.
⚫ Neáu họ mặt thứ hai naèm ngoaøi mieàn khoâng gian bao bôûi hoï thöù nhaát, töùc
hoï thöù nhaát xaùc ñònh mieàn theå tích nhoû nhaát vaø ñoù laø oâ Wigner – Seitz.
⚫ Ngöôïc laïi thì oâ Wigner – Seitz ñöôïc xaùc ñònh ñoàng thôøi caû hai loaïi maët
sao cho oâ coù theå tích nhoû nhaát.
Tải về để xem bản đầy đủ
74 trang
25180
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật lý chất rắn - Chương 1: Tinh thể chất rắn - Phần 1: Đại cương về tinh thể - Lê Văn Thăng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_vat_ly_chat_ran_chuong_1_tinh_the_chat_ran_phan_1.ppt
