理论教育 布拉维格子的发现与应用

布拉维格子的发现与应用

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在研究晶体宏观对称性的过程中,Huygens于1690年还提出,晶体中质点的有序排列会导致晶体具有某种多面体外形的理论。与此同时,以Auguste Bravais为代表的一批晶体学家们发展了Huygens的理论。他还推出了15种可能的空间格子形式。1848年,Bravais对其做了修正,并用数学方法推导出晶体结构的14种空间格子。Bravais的学说正确地反映了晶体内部结构的长程有序特征。这已被后来的晶体X射线衍射所证实。

布拉维格子的发现与应用

上文提到,17世纪的学者们就已开始对晶体的内部构造进行了探索,比如Kepler、Hooke、Huygens用球或椭球原子堆砌成晶体的假说。在研究晶体宏观对称性的过程中,Huygens于1690年还提出,晶体中质点的有序排列会导致晶体具有某种多面体外形的理论。但晶体微观理论的巨大进步还是出现在19世纪中后期。这时,晶体的宏观理论已取得突破性进展,而且学者们认为宏观外形应是内部结构的体现。于是,宏观理论的成就促使人们再次思考晶体的内部构造。他们在物质构成有一个始端的理念和古希腊原子思想的指引下开始进一步探索晶体的内部构造。19世纪初,虽然John Dalton(1766—1844年)在化学领域提出了原子学说,但他没有把该学说用于晶体微观构造的解释上。与此同时,以Auguste Bravais(1811—1863年)为代表的一批晶体学家们发展了Huygens的理论。然而,没有确切的文献表明学者们当初是如何把构成晶体的基本单元想象成点的。他们可能把晶体看成是由球形刚性原子堆砌而成的,并在此基础上发挥想象力而将这些原子抽象成数学上的点,进而构造出今天我们见到的空间格子。最后,Bravais等发展出了晶体的点阵结构学说。

1845年左右,德国结晶学家Moritz Ludwig Frankenheim(1801—1869年)提出晶体构造是以点为单位在三维空间周期性重复排列而成的。他还推出了15种可能的空间格子形式。1848年,Bravais对其做了修正,并用数学方法推导出晶体结构的14种空间格子。按照Bravais空间点阵学说,晶体内部结构可概括为由一些相同的点在空间有规则地做周期性无限分布。这些点构成的阵列称为点阵。Bravais的学说正确地反映了晶体内部结构的长程有序特征。这已被后来的晶体X射线衍射所证实。其后的空间群理论又充实了该学说,进而形成了近代关于晶体几何结构的完备理论。(www.daowen.com)

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