$The Basics of Crystallography and Diffraction$

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☆☆☆☆☆

出版者:Oxford Univ Pr

作者:Hammond, Christopher

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2001-1

价格:$ 106.79

装帧:Pap

isbn号码:9780198505525

丛书系列:

图书标签:

Crystallography
Diffraction
X-ray Diffraction
Materials Science
Solid State Physics
Crystal Structure
Powder Diffraction
Structural Analysis
Physics
Chemistry

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具体描述

The present book provides a clear and comprehensive introduction to the topics of crystallography and diffraction for undergraduate and beginning graduate students and lecturers in physics, chemistry, materials and earth sciences, but will also be of interest to the layperson who wishes to know about these topics beyond the level given in more general trade science books. The book shows how crystal structures may be built up from simple ideas of atomic packing and co-ordination, and develops the concepts of crystal symmetry, point and space groups by way of two-dimensional examples of patterns and tilings. Furthermore, the concept of the reciprocal lattice is explained in simple terms and its importance in an understanding of light, x-ray and electron diffraction shown. Finally, the book covers practical examples of the applications of these techniques, and describes the importance of diffraction in the performance of optical instruments. For this second edition, the existing material has been thoroughly updated, additional figures and exercises have been supplied and two new chapters added. From reviews on the 1/e: '...This is a timely, well-constructed book which should be seriously considered by every teacher of crystallography and can be recommended to anyone who wants to get to grips with crystallography and diffraction. ' P. Goodhew, Journal of Microscopy, June 1998 'IUCr publications have always been outstanding for quality of presentation and exposition and this book maintains that high standard.' J.E. Chisholm, Mineralogical Magazine, February 1998

晶体学与衍射基础本书内容概览本书旨在为读者提供一套全面且深入的晶体学和衍射理论基础，着重于构建扎实的理论框架和清晰的物理图像。全书内容涵盖了从宏观晶体结构到微观原子排列的各个层面，通过严谨的数学描述和丰富的图示解析，引导读者逐步掌握现代材料科学、凝聚态物理以及化学领域不可或缺的关键工具。第一部分：晶体学基础——秩序的几何学第一章：晶体与对称性原理本章首先引入晶体的基本概念，区分晶体与非晶体的主要特征，特别是长程有序性。我们将详细阐述晶体内部的周期性结构，并引入晶格（Lattice）的概念。重点解析布拉菲点阵的数学描述，包括其七大晶系和十四种布拉菲格子。紧接着，深入探讨晶体结构的核心——对称性。我们将系统地介绍点群对称操作（如旋转轴、反射面、反演中心以及复合操作如旋转-反演轴），并阐明它们在描述晶体结构中的重要性。利用 Schoenflies 符号和国际符号法，读者将学会如何精确地对任何晶体结构进行分类和表征。此外，晶体学中的重要概念——空间群（Space Groups）将被引入，作为描述三维周期性结构中所有对称元素的完整数学工具。第二章：晶体结构描述与指数系统本章聚焦于如何量化和定位晶体内部的原子位置。我们将详细讲解晶胞（Unit Cell）的概念，包括其定义、参数（晶格常数和晶夹角）以及选择不同类型晶胞（如原胞、体心、面心等）的意义。核心内容是米勒指数（Miller Indices）系统。我们将通过详细的几何推导，解释如何使用 $(hkl)$ 来唯一标识晶面、晶带及晶向。这部分内容将配以大量的二维和三维图形示例，确保读者能够熟练掌握指数的代数运算和几何意义的直观理解，例如如何确定晶面族以及晶带轴。我们还将讨论晶体结构解析中常见的晶体结构模型，如密堆积结构（HCP, FCC）、金刚石结构、钙钛矿结构等，并结合指数系统分析其原子堆积密度和配位数。第二部分：衍射物理学——探寻周期性第三章：波动与晶格相互作用的基础本章为衍射理论奠定物理基础。我们从电磁波的基本特性（波长、波数、频率）出发，概述了电子束、中子束和X射线在与物质相互作用中的基本机制。核心内容是相干散射的理论。详细阐述散射截面、散射长度的概念。对于X射线，我们将深入解析原子散射因子 $f(Q)$，解释其与原子序数和散射角度的关系。对于中子衍射，则侧重于核散射和磁散射的特性。第四章：衍射的几何与条件本章将衍射现象提升到数学和几何的层面。我们将严格推导布拉格定律（Bragg's Law）的意义，将其视为相干散射波叠加产生极大强度的条件。布拉格定律的几何解释，即晶面反射，将与范斯-德-古尔德几何条件（Laue Condition）进行对比和统一，强调衍射是发生在倒易空间中的相互作用。我们将详细讨论倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念。倒易点阵是理解衍射物理学的关键桥梁，本章将系统地介绍倒易点阵的构建方法，以及它与实空间晶格之间的互易关系。倒易空间中的衍射线（衍射束）的几何意义将被清晰阐述。第五章：衍射强度与结构因子本章转向定量分析——如何从衍射强度中反演出原子排列信息。我们将定义结构因子 $F_{hkl}$，这是连接实验可测量的衍射强度与晶体内部原子分布的桥梁。结构因子的数学表达式将被详尽推导，包括对结构中所有原子散射贡献的求和，以及考虑原子位置和平移对称性的影响。本章将详细分析不同晶体结构（如面心、体心）的结构因子选择定则（Systematic Absences），这些定则直接来源于结构因子中的相位抵消，是判断晶体结构类型的关键实验证据。第三部分：实验方法与应用拓展第六章：主要的衍射技术概述本章概述了几种主要的实验技术，包括X射线衍射 (XRD)、电子衍射 (ED) 和中子衍射 (ND)。我们将对比这三种技术在波长、穿透深度、散射机制以及对轻元素探测能力的差异。重点关注粉末衍射和单晶衍射的基本几何设置，例如德拜-谢勒法和四圆衍射仪的工作原理。读者将了解如何从实验得到的衍射图谱（如布拉格峰的位置和强度）中初步提取晶格参数和晶体对称性信息。第七章：缺陷与非周期性结构本章将研究偏离完美晶体假设的情况。我们将探讨晶体缺陷，如点缺陷、位错和晶界，以及它们如何影响衍射图样。此外，我们将探讨非周期性结构（如准晶体或非晶态材料）的散射行为，引入非晶散射的概念，并解释如何利用短程有序信息进行结构表征。总结本书的目的是提供一个坚实的基础，使读者能够不仅理解“是什么”（晶体结构），更理解“为什么”（衍射物理原理），从而能够有效地运用这些工具来分析和解释复杂的材料科学数据。全书强调从几何直觉到严格数学模型的过渡，为进一步深入学习晶体结构解析、材料表征技术打下坚实基础。