1第一节 认识晶体多彩的人工晶体顾名思义，人工晶体就是使用人工方法合成出的晶体。我们生活周围的很多物质都是晶体，比如地上的石头、沙土。沙土颗粒虽小，人用肉眼无法观察到它的晶面、 晶形，但它却实实在在是由晶体构成的。构成物质的原子、离子或分子在空间作长程有序的排列，形成一定的点阵结构，就是晶体；而内部没有长程有序排列（只有 短程有序）的物质就是非晶态固体，如玻璃、石蜡、橡胶等。晶体通常具有规则的外形，棱角分明。人工晶体的分类 人工晶体按照功能不同，可粗略分为半导体晶体，激光晶体，非线性光学晶体，光折变晶体，闪烁晶体，电光、磁光、声光调制晶体，压电晶体，红外探测晶体，光学晶体，双折射晶体，宝石晶体与超硬晶体等十二类。1.宝石晶体有极高的硬度、奇特的星彩闪光或艳丽颜色的晶体，是大家所熟悉的宝石晶体。立方氧化锆的硬度仅次于金刚石，折射率也相当大，可以有很高的星彩效应。下图是用氧化锆晶体制作的孔雀，由于不同的掺杂，显现出不同的颜色。除金刚石外，其它宝石主要是人工合成品。人工合成金刚石已达到宝石级尺寸，但因价格十分昂贵，尚未进入市场。2.会唱歌的压电晶体当对某些晶体挤压或拉伸时，该晶体的两端就会产生不同的电荷，这种晶体就叫压电晶体。当然，产生的电荷的量是非常少的，但却是仪器可以检测到的，并能 够加以利用。手表中用于稳定频率的谐振子就是用水晶这种压电晶体制作的。压电晶体只有按照一定的方向切割，才具有压电效应。切割方向不同，对晶体的压电效应影响很大。如果在特定方向的压电晶片上镀上电极，加上交流电，则压电晶片会作周期性的伸长或缩短，产生振荡，如同人唱起歌来一样。2水晶的压电效应并不是最好，但因价格较便宜，稳定性与机械强度很好，至今仍是用量最多的一种压电晶体。人工合成水晶主要是在高压釜中生长，一次可以生长大批的水晶。晶体的 X 射线衍射1914 年，诺贝尔物理学奖授予德国法兰克福大学的劳厄（MLaue,1879-1960），以表彰他发现了晶体的 X 射线衍射。劳厄发现 X 射线衍射是 20 世纪物理学中的一件有深远意义的大事，因为这一发现不仅说明了 X 射线是一种比可见光波长短 1000 倍的电磁波，使人们对 X 射线的认识迈出了关键的一步，而且还第一次对晶体的空间点阵假说作出了实验验证，使晶体物理学发生了质的飞跃。劳厄当时正在德国慕尼黑大学任教。同在慕尼黑任教的索末菲把编纂数学科学百科全书中“波动光学”条目的任务交给劳厄。为此，劳厄研究了晶格理论。晶体的点阵结构在当时虽然还是一种假设，但是在劳厄看来却是合情合理的。他坚决站在原子论这一边，反对某些哲学家怀疑原子论这一边，反对某些哲学家怀疑原子存在的观点。他认为：没有什么无懈可击的认知论论据能够驳斥这一事实，实际经验却不断地提供新鲜证据支持这一事实，由于他对晶体空间点阵有如此深刻的认识，所以当索末菲的博士研究生厄瓦尔德和他讨论晶体光学问题时，他敏锐地抓住了晶格间距的数量级，判定晶体可以作为 X 射线的天然光栅。他的灵感来自他日夜的苦思，同时也是由于他对这两个互不相干的假设都有明确具体的概念。劳厄不止一次地提到：如果不确信原子的存在，他永远也不会想到利用 X 射线透射的方法来进行实验。