Анизотропные кристаллы. Кристаллография. Сингония высшего, среднего, низшего порядков
Анизотропные
кристаллы. Кристаллография. Сингония высшего, среднего, низшего порядков
Что такое элементарная ячейка
кристалла?
Элементарная ячейка кристалла, - это тот
минимальный воображаемый объём кристалла, параллельные переносы (трансляции)
которого в трёх измерениях позволяют как из кирпичиков построить трёхмерную
кристаллическую решётку в целом.
Какие виды
симметрий присутствуют в кристаллах?
Симметрия есть закономерная повторяемость в
расположении предметов или их частей на плоскости или в пространстве. В природе
симметрия проявляется в большом разнообразии и особенно характерна для
кристаллов. Она является их важнейшим и специфическим свойством, отражающим
закономерность внутреннего строения.
Рассмотрим элементы симметрии.
. Плоскость симметрии. Это воображаемая
плоскость, которая делит фигуру на две равные части так, что одна из частей
является зеркальным отражением другой. Плоскость симметрии обозначается буквой
Р. Если плоскостей симметрии в данном кристалле несколько, то перед обозначением
плоскости ставится их число, например - 3Р, три плоскости симметрии. В
кристаллах могут быть одна, две, три, четыре, пять, шесть, семь и девять
плоскостей симметрии. Многие кристаллы вообще не имеют ни одной плоскости
симметрии.
. Центр симметрии. Центром симметрии называется
такая точка внутри фигуры, при проведении через которую любая прямая встретит
на равном от ней расстоянии одинаковые и обратно расположенные части фигуры.
Центр симметрии обозначается буквой С (или i). Если каждая грань кристалла
имеет себе равную, хотя и обратно расположенную грань, то данный кристалл
обладает центром симметрии. Некоторые кристаллы могут не иметь центра
симметрии.
. Оси симметрии. Осью симметрии называется
воображаемая прямая, при повороте вокруг которой всегда на один и тот же угол
происходит совмещение равных частей фигуры. При повороте на 360 градусов
совмещение граней в разных кристаллах возможно два, три, четыре или шесть раз
(т.е. при каждом повороте на 180, 120, 90 и 60 градусов). Ось симметрии обозначается
буквой L, порядок оси показывает, сколько раз при повороте на 360 градусов
произойдёт совмещение каждой из граней. Так в кристаллах возможны оси второго
L2, третьего L3, четвёртого L4 и шестого L6 порядков. Оси симметрии L3, L4, L6
называются осями симметрии высшего порядка. Оси симметрии питого и выше шестого
порядка в силу закономерности внутреннего строения кристаллов невозможны. Ось
симметрии первого порядка L1 показывает, что для совмещения фигуры с её
начальным положением нужно сделать поворот на 360 градусов , это соответствует
полному отсутствию симметрии, ибо любой предмет при повороте на 360 градусов
вокруг любого реального направления совместится с самим собой.
. Инверсионные оси симметрии. Инверсионной осью
симметрии (Li) называется воображаемая прямая, при повороте вокруг которой на
некоторый определённый угол и отражении в центральной точке фигуры (как в
центре симметрии) фигура совмещается сама с собой, т.е. инверсионная ось
представляет совместное действие оси симметрии и центра симметрии. При этом
нужно отметить, что на кристаллах центр симметрии может не проявляться в виде
самостоятельного элемента симметрии.
В кристаллах возможны только 32 сочетания
элементов симметрии (32 вида симметрии). Виды симметрии объединяются в сингонии
(от греческого "син" - сходно и "гония" - угол) или
системы. Всего различают семь сингоний.
Триклинная, моноклинная и ромбическая сингонии
называются низшими, потому что они не имеют осей симметрии выше второго порядка
(L2).
Тригональная, тетрагональная и гексагональная
сингонии называются средними; они имеют одну ось симметрии высшего порядка (L3,
L4 или Li4), L6 (или Li6).
Кубическая сингония имеет несколько осей
симметрии высшего порядка (L3, L4 или Li4); она называется высшей сингонией.
кристалл симметрия
сингония свет
Какие виды
симметрий у октаэдра?
У октаэдра 15 осей симметрии.9
из них проходят через противоположные вершины, шесть - через середины ребер.
Центр симметрии октаэдра - точка пересечения его осей симметрии. Три из 9
плоскостей симметрии тетраэдра проходят через каждые 4 вершины октаэдра,
лежащие в одной плоскости. Шесть плоскостей симметрии проходят через две
вершины, не принадлежащие одной грани, и середины противоположных ребер.
Октаэдр
Что такое сингония?
. Какие виды сингоний относятся к
высшему, низшему, среднему порядкам?
Существует 7 сингоний. В высшей категории
имеется одна сингония - кубическая. К средней категории относятся три сингонии:
гексагональная, тетрагональная, тригональная. К низшей категории относятся три
сингонии: ромбическая, моноклинная, триклинная.
Как связаны порядок
сингонии и изотропность кристалла?
Анизотропные свойства в кристаллах высшей
категории выражены слабее всего, поскольку любому направлению в кристалле
соответствуют другие симметрично эквивалентные направления.
Кристаллы средней категории проявляют заметную
анизотропию физических свойств, особенно заметно различие свойств вдоль и
поперек главной оси симметрии.
К
низшей категории относятся кристаллы, у которых нет осей симметрии порядка
выше, чем 2, а единичных направлений несколько. Это наименее симметричные
кристаллы с сильной анизотропией физических свойств.
Назовите любых 3 изотропных
кристалла
Пирит, сфалерит, борацит
Чем объясняется то, что скорость прохождения
света в веществе различная для разных направлений?
Скорость света в веществе меньше и зависит от
состава вещества
Скорость света постоянная везде. Вещество состоит
из атомов и молекул, а между ними вакуум, пространство без вещества. Вот в этом
вакууме между атомами и молекулами движутся фотоны, конечно, если это разрешает
структура кристаллической решётки. Если кристаллическая решётка располагается
таким образом, что для прямолинейно движущихся фотонов есть сквозные коридоры,
по которым фотоны могут двигаться, то фотоны пролетают вещество насквозь.
Фотоны летят в вакууме по сквозным коридорам
между атомами и молекулами и сталкиваются с ними. При столкновении электроны
атомов и молекул переизлучают фотоны и они снова летят в вакууме прямолинейно
со скоростью света. На переизлучение фотонов затрачивается время. Таким
образом, время прохождения единицы длины вещества фотонами будет больше, чем
движение света вне вещества. Эта задержка прохождения фотонами вещества,
зависящая от состава вещества, и будет выявляться в результате экспериментов.
Необходимо уметь правильно трактовать результаты экспериментов. Задержка в
прохождении светом веществ разная, а скорость света везде постоянная одна и та
же, потому, что фотоны могут двигаться только в вакууме.