晶体物理性能的对称性

晶体性能的对称性与结构的对称性有何关系~

不同的晶体，其质点间结合力的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同，使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上，不同晶体具有截不同的性质。
X射线晶体衍射实验的成功，使得晶体结构和晶体性质之间的相互关系的研究取得重大进展。许多科学家，如鲍林、哥系密特等在这一领域作出了巨大贡献。主要有：
1）1928年，鲍林根据当时已测定的晶体结构数据和晶格能公式所反映的关系，提出了判断离子化合物结构稳定性的规则——鲍林规则。
（1）配位多面体规则，其内容是：“在离子晶体中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于离子半径比。”第一规则实际上是对晶体结构的直观描述，如NaCl晶体是由[NaCl6]八面体以共棱方式连接而成。
（2）电价规则指出：“在一个稳定的离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差≤1/4价”。静电键强度S=正离子数Z+/正离子配位数n ，则负离子电荷数 Z=∑Si=∑(Zi+/ni)。
（3）多面体共顶、共棱、共面规则，其内容是：“在一个配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价，低配位的正离子的这种效应更为明显”。
（4）不同配位多面体连接规则，其内容是：“若晶体结构中含有一种以上的正离子，则高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势”。例如，在镁橄榄石结构中，有[SiO4]四面体和[MgO6]八面体两种配位多面体，但Si4+电价高、配位数低，所以[SiO4]四面体之间彼此无连接，它们之间由[MgO6]八面体所隔开。

（5）节约规则，其内容是：“在同一晶体中，组成不同的结构基元的数目趋向于最少”。例如，在硅酸盐晶体中，不会同时出现[SiO4]四面体和[[Si2O7]双四面体结构基元，尽管它们之间符合鲍林其它规则。这个规则的结晶学基础是晶体结构的周期性和对称性，如果组成不同的结构基元较多，每一种基元要形成各自的周期性、规则性，则它们之间会相互干扰，不利于形成晶体结构。
2）哥系密特结晶化学定律
指的是，晶体的构型，取决于其结构基元（原子、离子或原子团）的数量关系、离子的大小关系和极化作用的性质。

晶体的对称表现为晶面、晶棱、角顶作有规律的重复——宏观对称。
晶体的对称性是由晶体的格子构造所决定的，研究晶体的对称性对于认识晶体的各项性质和划分晶体具有重要意义。
1.完全性：所有晶体都具有对称性。（质点在三维空间有规律的重复——格子构造所决定的）；
2.有限性：晶体的对称要素是有限的。要受到晶体对称规律的控制：不出现5次或高于6次的对称轴；
3.一致性（表里如一）：晶体的对称不仅体现在外形上，也体现在物理性质上，即：不仅包含几何意义，还包含物理化学意义。

晶体的宏观对称性除表现于外形上的形象对称外，还反映在其物理性能的功能对称上。

物理学中的“功能”是指:具有特定结构的事物或系统，在其内部与外部的联系及关系中所表现的性质和能力。而相应所呈现的对称性即为功能对称。

对于晶体的物理性能，在此可以把它表述为:晶体在外部物理场的作用下，对之所作出的可测量或可观察的响应。在这一系统中，外部的物理场是原因，晶体所表现的物理性能是结果，而晶体则是两者间的介质。所以晶体物理性能的对称性不仅受到晶体本身固有对称性的制约，而且还与晶体所处物理场的对称性紧密相关。

作为一个公理性的基本假设，纽曼原理(Neumann principle)指出:晶体物理性能的对称性，至少不低于在其外部物理场和晶体本身两者之对称性中都共同存在的那些对称要素的集合。若此集合的点群为G_i而晶体物性之点群为G_p，则G_p必须是G_i的母群。此外，在晶体的点对称性中还有一个最大和最小对称性原理(the maximum and minimumsymmetry principle)。它指出:一种晶体由其不同性质(例如晶体的理想外形、各种物理性能等)所表现出来的对称性是不尽相同的，但它们的点群都是其极限点群G_lim的子群。此G_lim本身可以是某些性质所具有的最高对称群;而由理想晶形所代表的晶体本身固有的点群G_c总是所有子群中的最低对称群。综上可知，晶体物性的点群G_p必是晶体点群G_c的母群，G_p可与G_c一致，但不能比G_c更低而只能更高，且不排除G_p可能与极限点群G_lim一致。

例如晶体光学中所谓的光率体，它是用来表征晶体的折射率随光波在晶体中之振动方向的变化而变化的一类对称图形。高级、中级和低级三个晶族的晶体，它们的光率总是分别呈球形系的圆球体、圆柱系的旋转椭球体和mmm点群的三轴椭球体(图3.12)。从高次轴的有无和多寡来看，三种光率体的不同对称特性正好与三个晶族的对称特征完全吻合。这表明，晶体物理性能的对称性虽然绝大多数会高于晶体自身固有的对称性，但两者间始终保持着母群与子群的关系不变。

图3.12 晶体的光率体

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扶风县18274477622： 晶体物理性能的对称性 - 搜狗百科？
宠清溃疡：[答案] 1.自范性自范性是指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体的性质. 2.均一性 3.各向异性 同一格子构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异,这就是晶体的异向性. 4.对称性 在晶体的外形上...

扶风县18274477622： 晶体有哪些物理性质? - ？
宠清溃疡： 1、长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列. 2、均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的. 3、各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质. 4、对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性. 5、自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性. 6、解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质. 7、最小内能:成型晶体内能最小. 8、晶面角守恒:属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变.

扶风县18274477622： 晶体的概念和基本性质是? - ？
宠清溃疡：[答案] 晶体即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体. 晶体的分布非常广泛,自然界的固体物质中,绝大多数是晶体.气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体. 1.长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列. 2.均...

扶风县18274477622： 什么是物理学的晶体 - ？
宠清溃疡：[答案] 晶体有三个特征: (1)晶体有整齐规则的几何外形; (2)晶体有固定的熔点; (3)晶体有各向异性的特点. 固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分,而无定形固体不具有上述特点. 晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体...

扶风县18274477622： 晶体的性质 - ？
宠清溃疡： 晶体有三个特征:(1)晶体有一定的几何外形;(2)晶体有固定的熔点;(3)晶体有各向异性的特点.固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分,而无定形固体不具有上述特点. 组成晶体的结构粒子(分子、原子、离子)在空间有...

扶风县18274477622： 晶体的对称性反映在晶体的哪两个方面呢? - ？
宠清溃疡： 晶体的对称性反映在晶体的几何外形和物理性质两个方面.实验表明,晶体的许多物理性质都与其几何外形的对称性相关.

扶风县18274477622： 晶体性能的对称性与结构的对称性有何关系 - ？
宠清溃疡： 从宏观角度描述各向异性晶体的物理性能,并研究晶体的对称性和晶体点阵对称性之间的关系,简化有关的物理方程,是一种唯象的处理方法.早在19世纪就已经系统地和完整地建立起来.尔后,20世纪磁对称点群理论和不可逆过程中的昂萨格原理的建立,又将这种方法从空间对称变换扩展到时间反演对称的领域.近年来,非线性光学和高阶耦合的物理效应的广泛研究和应用,更使这个方法成为固体物理各领域中重要的基本方法.

扶风县18274477622： 晶体的宏观对称性与晶格对称性有什么不同 - ？
宠清溃疡： 晶体结构的基本性质: 1. 自范性 2. 晶体物质在适当的结晶条件下,都能自发地成长为单晶体,发育良好的单晶体均以平面作为它与周围物质的界面,而呈现出凸多面体.这一特征称之为晶体的自范性. 2.晶面角守恒定律由于外界条件和偶然情...

扶风县18274477622： 晶体的对称性反映在晶体的几何外形和物理性质两个方面吗? - ？
宠清溃疡： 晶体的对称表现在晶体中相等的晶面,晶棱和角顶有规律的重复出现.这是由于它具有规律的格子构造.是其在三维空间周期性重复的体现.既晶体的对称性不仅表现在外部形态上,而且其内部构造也同样也是对称的.