晶体定向晶面符号与晶带
例如:47号模型复方偏十二面体:3L24L33PC
四方晶系:
以L4或Li4为 Z 轴,以垂直
Z 轴并相互垂直的L2或P的
法线为X、Y 轴,当无 L2或
P时,平行于晶棱选取。
晶体常数特点:
a=b≠c
α=β=γ=90°
26号模型四方四面体:Li42L22P
六方及三方晶系:
以L3 、L6、 Li6为 Z 轴,以垂 直 Z 轴并相互以120°相交 (正端)的L2或P的法线为X、 Y 、U轴,当无 L2或P时, X、 Y 、U平行于晶棱选取。X轴 水平朝正前偏左30°。 晶体常数特点: a=b≠c α=β=90 ° γ=120°
Z
c0
a0
b0 X
Y
不同物质晶体结构不同,结点间距不同,轴长各不相同。
等轴晶系 对称程度高,晶轴X、Y、Z 为彼此对称的行列, 它们通过对称要素的操作可以相互重合,因此它们的轴长是 相同的。即 a=b=c ,轴率 a:b:c =1:1:1 中级晶族 (四方、三方、六方晶系)具有一个高次轴,以 高次轴为Z轴,通过高次轴作用可以使X轴与Y轴重合,因此 轴长 a=b,与 c 不等,其 a:c比例视晶体不同而不同。 低级晶族 (斜方、单斜、三斜晶系)对称程度低,X、Y、 Z 轴不能通过对称要素的操作相互重合,所以a≠b≠c,视 晶体不同a∶b∶c比值不同。
α=γ= 90°
β> 90°
三斜晶系:
以不在同一平面内的主要 晶棱方向为 X、Y、 Z 轴。
晶体常数特点:
a≠b≠c α≠γ≠ β≠ 90°
请注意: 在晶体的宏观形态上根据对称特点选出
的三根晶轴,与晶体内部结构的空间格子的三个不
共面的行列方向是一致的。
为什么? 因为空间格子中三个不共面的行列也是根据晶体的 对称性人为地画出来的,而晶轴也是根据晶体的对
Z
晶轴投影
U
Y
Z
Y X
X
X-
斜方,四方, 等轴晶系
U
三六方晶系
X-
Y-
Z
Y
Y-
Z
Y
X
X
U-
X-
Y-
Y
X
注意:只有等轴晶系晶体在倾斜的位置才能出现对称面, 因此,只有等轴晶系晶体投影时才能画该位置的辅助线,
目的是确定四个三次轴的位置(P41表I-4-5)。
(3)轴长与轴率: 晶轴系格子构造中的行列,该行列上的 结点间距称为轴长。 X、Y、Z 个轴上的轴长分别以 a0、b0、 c0 表示。由于晶体结构中的结点间距较小,(一般以nm 计),需要藉X射线才能测定,对晶体外形的宏观研究不能 定出其轴长,但利用几何结晶学方法可以求出它们的比率 a0∶b0∶c0(或表示为a∶b∶c ),这一比率称为轴率。
也可由X,Y,U,Z四轴组成(对三方晶系与六方晶系).
Z Z
U Y X
三个晶轴不一定垂直
X
120º
Y
那么,怎么选出这些晶轴?
1)与晶体的对称特点相符合(既一般都以对称要素作晶 轴,要么对称轴,要么对称面法线,无对称轴,对称面的, 平行晶棱选取)。 2)在遵循上述原则的基础上尽量使晶轴夹角为90°,即 相互垂直,并使轴长趋于相等,即尽可能使a=b=c 和α =β=γ = 90°。
(2)轴角:三根晶轴正端之间的夹角,分别以α、β、γ 表示,其中α
为 Y ∧ Z 、β为 X ∧ Z 、γ为 X∧ Y轴之间的夹角。
+
Z
-
Z
+
-
β
α
γ
U
+ -
-
Y
+
Y
+
X
+ -
X
γ
-
+
-
等轴晶系、四方晶系、斜方晶系晶轴为直角坐标系,其α=β=γ
= 90°。
在三方、六方晶系中α=β= 90°, γ=120°( X、Y、U轴正端 之间的夹角)。 单斜晶系中,一轴倾斜, α= γ = 90°, β> 90°。 三斜晶系三轴彼此斜交, α≠β≠γ≠ 90°。
(2)晶带: 交棱相互平行的一组晶面的组合就叫晶带。 由布拉维法则可知,晶体被面网密度大的晶面所包围,所以实际晶体 晶面是有限的;相应的,晶面交棱也是密度较大的行列,这种行列方 向也是不多的,所以晶体上许多晶棱具有共同的方向,相互平行。
思考: 该直立大圆上晶 面晶带轴的符号?
一组晶面交棱相互平行,组成一个晶带。
晶面是面网,晶轴是行列,晶面截晶轴于结点。以晶轴单位长a、b、 c作为度量单位,则晶面在晶轴上截距的系数比为简单整数比。 整数定律:晶面指数为简单整数。为什么?面网密度越大,晶面在晶 轴上截距的系数比越简单;晶体被面网密度大的晶面所包围(布拉维 法则),因此晶面在晶轴上截距的系数比为简单整数比。实际晶体上 的晶面就是晶面指数简单的晶面。
称性人为地选出来的。晶体的内部对称与晶体的宏
观对称是一致的,所以,晶轴与三个行列就是一致
的。
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(1)晶面符号的概念
晶体定向后,晶面在空间的相对位置就可以根 据它与晶轴的关系来确定,表示晶面空间方位的符
号就叫晶面符号。常用的是米氏符号(Miller’s
Sample):晶面在三根晶轴上的截距系数的倒数比, 用小括号括起来。通常用(hkl)表示, h、k、l 叫 晶面指数 。 如果晶面相交于晶轴的负端,则在该相应指数上加
现出来。与实际晶体的晶胞参数 a0、b0、c0 , α、β、γ 一致。
Z 如果知道a0、b0、c0 和 α、β、γ ,就可以知道 晶胞的大小和形状;如 果知道a∶b∶c和 α、β、 γ ,虽不知道晶胞大小, 但可知其形状。
c
a X
晶体常数和晶胞形状的关系
b
Y
以晶体中心为原点建立一个坐标系,由X,Y,Z三轴组成,
根据晶带定律,我们可以由若干已知的晶面或晶带推导
出晶体上一切可能的晶面位置。 晶带定律和整数定律分别以不同的形式阐述了晶面(面 网)与晶棱(行列)相互依存的几何关系。
(3)、晶带符号(晶棱符号)与晶面符号的关系
设晶面(hkl)位于晶带[rst]上,也就是[rst] 直线位于(hkl)晶面中,
则根据平面方程式可以导出:hr+ks+lt=0 (参考南京大学地质学岩矿教研室 1978.7,结晶学与矿物学P61页, 北京,地质出版社)
设有一晶棱OP,将其平移,使其 通过晶轴交点,并在其上任取 一点M,M点在三个晶轴上的坐 标分别为MR、MK、MF,三个 轴的轴长分别为a、b、c。
O
P
Z
P R K M
则r:s:t=
a X
c b
O F
Y
=1 : 2 : 3
则 故该晶棱的符号为[ 123 ]. 如果某晶棱与某晶轴垂直,则该晶棱指数为0;如果某晶棱 与某晶轴平行,则该晶棱指数为1.
Z
Y
X
斜方晶系a
≠b ≠c
α =β =γ = 90°
Z
β>900
X
Y
单斜晶系a≠b≠c α=γ= 90°β≠ 90°
Z
Z
Y Y
X X
三斜晶系a≠b≠c α≠β≠γ≠ 90°
(4)晶体常数 轴率a∶b∶c与轴角α、β、γ统称晶体常数,是表征晶体坐标
系统的一组基本参数 。晶体常数特点是可以在晶体宏观形态上体
平行于此组平行晶棱,通过晶体中心的 直线叫做该晶带的晶带轴。 该组晶棱的符号就是晶带轴的符号,用 [ ]表示。
思考: 水平大圆上晶面 晶带轴的符号?
思考: 该直立大圆上晶面 晶带轴的符号?
晶带定律:晶体上任一晶面至少属于两个晶带。即任意
两晶棱 (晶带)相交可决定一个可能晶面,任意两晶面相 交可决定一个可能晶棱(晶带)。
H X
Z L
K Y
对于三方,六方晶系来 说,可以用四轴定向, 要用
四个晶面指数h、k、 i、l,
晶面符号为(hkil),排列顺序
60°
为X、Y、U、Z,前面三个
指数的代数和等于0。 例如: (1120)(1011)等。所 M 以也可以将i去掉转换成三指 数晶面符号(hkl)。
60° 60°
M’
证明前面三个指数的代数和等于0
1、晶体定向 2、晶面符号(链接) 3、晶棱符号、晶带与晶带定律(链接) 4、国际符号(链接)
在晶体对称要素的空间分布时,已经涉 及晶体的定向。 由于对称性和异向性是晶体突出的性质, 因此在晶体形态、物性、内部结构研究以 及矿物鉴定工作中,晶体定向是必需的。 晶体定向后,晶体上的面、棱的空间方 位就可以用一定的指数(晶面或晶棱符号) 来表示。
每个晶系的对称特点不同,因此每个晶系选择晶轴的具体方法 也不同,见下表(P56表I - 5 - 1)。 (此表非常重要,要熟记!).
定向举例: (示范模型: 等轴、四方、六方、斜方)
等轴晶系:
以相互垂直的L4或Li4无L4 或Li4时以相互垂直的L2为
晶轴。
晶体常数特点: a=b=c α=β=γ=90°
27号模型菱面体:L33L23PC
斜方晶系:
以相互垂直的L2为 X、Y、 Z 轴;在L22P对称型中以 L2为Z 轴, 两个对称面P
的法线为X、Y 轴。
晶体常数特点:
a≠b≠c
α=β=γ=90°
单斜晶系:
以L2或 P的法线为 Y轴,以 垂直Y轴的主要晶棱方向为 X、 Z 轴。 晶体常数特点: a≠b≠c
“-”。
举例:
设某晶面在X,Y,Z 轴上 的截距为2a,3b,6c, 那 么截距系数为2, 3, 6, 倒数为1/2,1/3,1/6, 化 简以后的倒数比为3:2:1, 写做(321),这就是该晶面 的米氏符号。
当平行某轴时,视为截距 无穷大,倒数为0。 注意:三个晶轴上的轴单位 不一定相等,所以,截距 系数与截距不一定成正比。