晶体结构几何理论课程教学大纲课程英文名称课程英文名称：Theory of Crystal Structure Geometry 课程编号课程编号：0332272002课程计划学时课程计划学时：32 学分学分：2课程简介课程简介：本课程为专业课。通过该课程的学习，学生可以掌握晶体结构几何理论的基本理论与基本方法，能提高本科生分析和解决实际物理问题的能力，为本科生今后的实际工作奠定一定的理论基础，并掌握初步的解决问题方法。让学生掌握描述晶体结构几何的一些基本思想和晶体结构理论方法。这些内容将为今后本科生在晶体物理学、固体物理学和凝聚态物理学等专业理论方面的进一步学习奠定一定的理论基础，并可以使本科生初步掌握分析问题和解决问题的方法。一、课程教学内容及教学基本要求一、课程教学内容及教学基本要求第一章第一章 绪论绪论本章重点：本章重点：1)介绍晶体结构几何理论的发展简况，在介绍晶体多面体几何研究中的几个基本实验定律。2)着重介绍早期晶体结构几何理论及晶体的基本性质。3)介绍晶体结构几何理论的发展前景，能从宽广的角度认识晶体结构几何理论的地位和作用，增强学习自觉性。同时初步了解学科的特点，对下一步的学习有相应的准备。难点：难点：晶体与非晶体在微观结构上的差异。 本章学时: 4 学时教学形式:讲授教具:黑板，粉笔第一节第一节 晶体的基本性质晶体的基本性质本节要求：掌握：晶体的基本性质。 （重点：考核概率 50%） 。1 1 晶体与非晶体在宏观性质上的区别。2 2 晶体与非晶体在微观结构上的差异。3 晶体结构与晶体缺陷的相互关系第二节第二节 晶体结构几何理论的发展简况晶体结构几何理论的发展简况本节要求：了解：晶体多面体几何研究中的几个实验定律，了解晶体结构几何理论新发展的几个方面。1 1 晶体多面体几何研究中的几个经验定律。 （掌握） （考核概率 50%）2 2 最早提出的晶体结构几何理论。 （理解） （考核概率 20%）3 3 了解晶体结构几何理论新发展的几个方面（了解） （考核概率 10%）第二章第二章 晶体结构的周期性晶体结构的周期性本章重点：本章重点：1)本章是本课程的重点内容之一，第一节介绍了空间点阵的概念，空间点阵的矩阵表示，应予充分重视。2) 第二节介绍晶体空间的划分和填满，空间点阵划分与 14 种布拉菲格子及空间点阵划分的唯一性问题。本章学时:6 学时教学形式:讲授教具: 黑板，粉笔第一节第一节 空间点阵及其数学描述空间点阵及其数学描述本节要求：掌握：空间点阵的概念及空间点阵的矩阵表示。1 1 空间点阵的概念。（重点、考核概率 50%）2 2 空间点阵的矩阵表示（掌握：50%)。第二节第二节 晶体空间的划分晶体空间的划分本节要求：掌握：晶体空间的划分和填满。空间点阵划分与 14 种布拉菲格子。1 1 晶体空间的划分和填满（掌握：重点） （考核概率 100%)。 2 2 空间点阵的划分与 14 种布拉菲格子 (重点)（考核概率 50%)。3 空间点阵划分的唯一性问题。 （理解） （考核概率 20%)。第三章第三章 晶体结构对称性和空间群晶体结构对称性和空间群本章重点：本章重点：本章介绍的“晶体结构对称性和空间群晶体结构对称性和空间群”是晶体结构几何理论的一个基本内容，应予详细讲解。本章学时:8 学时教学形式:讲授教具: 黑板，粉笔第一节第一节 晶体结构中的对称操作和对称要素晶体结构中的对称操作和对称要素本节要求：掌握：对称图形和对称操作及其对称要素1 1 图形的相等（掌握）2 2 对称图形和对称操作（掌握）（考核概率 50%)3 位置对称和反对称的对称操作和对称要素（掌握）（考核概率 50%)第二节第二节 对称操作运算，对称要素的组合及对称群的基本概念对称操作运算，对称要素的组合及对称群的基本概念本节要求：掌握理解：对称操作运算基本性质和共轭变换，掌握晶体对称群的基本概念和规则点系。1 1 对称操作运算的基本性质及共轭变换（掌握理解） （考核概率 50%) 2 2 点对称操作的对称表示及对称操作的运算符号（掌握） （考核概率 100%)3 对称要素的组合， （掌握理解） （考核概率 50%)4 晶体对称群的基本概念和规则点系。 （掌握理解） （考核概率 50%)第三节第三节 点群点群本节要求：掌握理解：晶体结构中的点群、等位点系，非晶体学点群和晶体宏观物理性质的对称群1 1 晶体结构中的点群（掌握理解） （考核概率 50%)2 2 等位点系、单形或晶面组（掌握理解） （考核概率 50%)3 非晶体学点群和晶体宏观物理性质的对称群（掌握理解） （考核概率 50%)第四节第四节 布拉菲群和平移群布拉菲群和平移群本节要求：掌握理解：布拉菲格子、14 种布拉菲群与七种晶系。1 1 布拉菲格子（掌握理解） （考核概率 50%)2 2 14 种布拉菲群与七种晶系（掌握理解） （考核概率 50%)3 单胞与晶胞（理解） （考核概率 20%)第五节第五节 空间群（费多洛夫群）空间群（费多洛夫群）本节要求：掌握理解：230 种三维空间群，晶体结构中的等效点系。1 1 230 种三维空间群（掌握理解） （考核概率 50%)2 晶体结构中的等效点系（掌握理解） （考核概率 50%)3 3 17 平面群及 230 种空间群在平面上的投影（了解）第四章第四章 晶体定向和等位对称图形的符号表示晶体定向和等位对称图形的符号表示本章重点：本章重点：1) 本章掌握晶体定向的意义及确定标准定向的几条惯用规则，晶体定向转换的基本公式。2) 三方和六方晶系的几种三轴定向，了解四轴定向。3）掌握晶向、晶面、和晶带的概念及其相应指数的计算方法。本章学时:8 学时教学形式:讲授教具: 黑板，粉笔第一节第一节 晶体结构中的标准方向及晶体地功能向转换的基本关系式晶体结构中的标准方向及晶体地功能向转换的基本关系式本节要求：掌握：晶体定向的意义及确定标准定向的几条惯用规则，晶体定向转换的基本公式。1 1 晶体定向的意义及标准定向（重点：考核概率：30%）2 2 确定标准定向的几条惯用规则。 （重点：考核概率：30%）3 晶体定向转换的基本概念公式（重点：考核概率：50%）第二节第二节 晶体结构中的特殊定向晶体结构中的特殊定向本节要求：掌握：三方和六方晶系的几种三轴定向及四轴定向。1 三方和六方晶系的几种三轴定向（重点：考核概率：50%）2 2 三方和六方晶系的四轴定向（了解）第三节第三节 晶向、晶面、和晶带晶向、晶面、和晶带本节要求：掌握：晶向及晶向指数，晶面、晶面族及晶面指数，及其相应的计算，晶带概念、晶带定律。1 晶向及晶向指数。 （重点：考核概率：50%）2 晶面、晶面族及晶面指数。 （重点：考核概率：50%）3 晶面指数的计算。 （重点：考核概率：50%）4 晶面及晶面族的矢量表示。 （重点：考核概率：50%）5 晶带概念及晶带定律。 （重点：考核概率：50%）第四节第四节 等位对称图形的符号表示等位对称图形的符号表示本节要求：掌握：等位晶向组和单形符号，晶体定向与单形符号的关系。1 1 等位晶向组和单形符号。 （重点：考核概率：50%）2 2 晶体定向与单形符号的关系。 （重点：考核概率：50%）第五章第五章 倒易空间和倒易点阵倒易空间和倒易点阵本章重点：本章重点：1）掌握矢量空间的对偶空间，正空间与倒易空间互相对偶的计算公式2）掌握初基空间格子与初基倒易格子，晶向基矢与晶面基矢，倒易点平面与晶带的对应关系，倒易空间的坐标转换本章学时:6 学时教学形式:讲授教具: 黑板，粉笔第一节第一节 倒易空间与晶体空间之间的对偶关系倒易空间与晶体空间之间的对偶关系本节要求：掌握：矢量空间的对偶空间，正空间与倒易空间互相对偶的计算公式矢量空间的对偶空间（重点：考核概率：50%）与晶体空间对偶的倒易空间（重点：考核概率：50%）3 正空间与倒易空间互相对偶的计算公式（重点：考核概率：50%）第二节第二节 倒易点阵及其基本性质倒易点阵及其基本性质本节要求：掌握：初基空间格子与初基倒易格子，晶向基矢与晶面基矢，倒易点平面与晶带的对应关系，倒易空间的坐标转换初基空间格子与初基倒易格子（理解（考核概率 30%）晶向基矢与晶面基矢（重点：考核概率 60%）3 倒易点平面与晶带的对应关系（重点：考核概率 60%）4 倒易空间的坐标转换（重点：考核概率 60%）5 倒易点阵在晶体计算上的几项应用。 （了解）二、教学内容学时分配一览表二、教学内容学时分配一览表教学内容理论学时实践学时建议的教学组织形式、方法、手段绪论4讲授、讨论晶体结构的周期性6讲授、讨论晶体结构对称性和空间群8讲授、讨论晶体定向和等位对称图形的符号表示8讲授、讨论倒易空间和倒易点阵6讲授、讨论合计32三、大纲附录三、大纲附录1 1、建议教材、建议教材：1 肖序刚 编著，晶体结构几何理论，高等教育出版社，1993 年 4 月第 1 版。2 2、参考书目、参考书目：2 周公度 著 ，晶体结构测定，科学出版社，1981 年 1 月第一版；第 1 次印刷。3 陈小明 蔡继文 编著，单晶结构分析，科学出版社，2003 年 9 月第一版。4 秦善 著，晶体学基础，北京大学出版社，2004 年 9 月第 1 版。3 3、有关说明、有关说明教学方式采用讲授与讨论相结合的教学。利用讲授与讨论相结合的教学与学生共同完成课程教学任务。考核成绩由平时考核成绩和期末考试成绩确定。期末考试采用闭卷形式，占期末总成绩的百分之八十，平时考核成绩由出勤情况、作业的完成情况、小论文的写作情况而定，占总成绩的百分之二十。