题目
1.6 有一晶格,每个格点上有一个原子,基失(以nm 为单位) a=3i ,b=3j ,c=1.5 (i+j+k ),此处 i,j, k 为笛卡儿坐标系中x, y,z 向的单位失量 .问:( 1)这种晶格属于哪种布拉维格子?( 2)原胞的体积和晶胞的体积各等于多少?
1.6 有一晶格,每个格点上有一个原子,基失(以nm 为单位) a=3i ,b=3j ,c=1.5 (i+j+k ),此处 i,j, k 为笛卡儿坐标系中x, y,z 向的单位失量 .问:( 1)这种晶格属于哪种布拉维格子?( 2)原胞的体积和晶胞的体积各等于多少?
题目解答
答案
答:(1)因为 a=3i ,b=3j ,而 c=1.5( i+j+k )=1/2 ( 3i+3j+3k )=1/2 ( a+b+c ′ )式中c′=3c 。显然, a、b、c′构成一个边长为3*10-10 m 的立晶胞,基矢c 正处于此晶胞的体心上。因此,所述晶体属于体心立布喇菲格子。( 2)晶胞的体积 = c (agb)= 3k (3ig3j)=27*10-30(m3)= 1 (3原胞的体积 = c (agb)i3jk3 ) (3gi3 )j=13.5*10-30 (m3)
解析
考查要点:本题主要考查布拉维格子的类型判断及原胞、晶胞体积的计算。
解题思路:
- 布拉维格子类型:通过基矢关系分析晶胞结构。若基矢构成的晶胞中存在体心原子,则为体心立方(BCC)。
- 体积计算:原胞体积由基矢三重标积计算,晶胞体积根据布拉维格子类型确定(体心立方晶胞含2个原胞,体积为原胞的2倍)。
关键点:
- 基矢关系:将基矢
c表示为体心立方晶胞的半对角线向量,判断结构类型。 - 体积公式:原胞体积
V_原 = a·(b×c),晶胞体积V_晶 = 2V_原(体心立方)。
第(1)题:布拉维格子类型
- 基矢分析:
- 基矢
a = 3i,b = 3j,c = 1.5(i + j + k)。 - 将
c变形为c = 1/2(a + b + c')(其中c' = 3k),发现a, b, c'构成边长为3×10⁻¹⁰ m的立方体。 - 原基矢
c位于该立方体的体心,符合体心立方(BCC)特征。
- 基矢
第(2)题:体积计算
- 原胞体积:
- 计算三重标积
V_原 = a·(b×c):b×c = 3j × 1.5(i + j + k) = 4.5i - 4.5ka·(b×c) = 3i·(4.5i - 4.5k) = 13.5 (nm³)- 转换单位:
1 nm³ = 10⁻²⁷ m³,故V_原 = 13.5 × 10⁻³⁰ m³。
- 计算三重标积
- 晶胞体积:
- 体心立方晶胞含2个原胞,故
V_晶 = 2 × V_原 = 27 × 10⁻³⁰ m³。
- 体心立方晶胞含2个原胞,故