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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:DuBois, Jean-Marie

出品人:

页数:482

译者:

出版时间:2005-4

价格:$ 77.97

装帧:Pap

isbn号码:9789812561886

丛书系列:

图书标签:

Quasicrystals
Materials Science
Solid State Physics
Crystallography
Non-periodic Structures
Aperiodic Order
Diffraction
Phase Transitions
Mathematical Physics
Condensed Matter Physics

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具体描述

《无瑕晶体学导论：从完美结构到周期性难题》作者：阿尔伯特·冯·施特劳斯出版社：科学前沿出版社出版日期： 2024年秋季 --- 内容概述：《无瑕晶体学导论：从完美结构到周期性难题》是一部深入探讨传统晶体学基础理论、精确周期结构特征及其局限性的权威著作。本书旨在为材料科学家、固态物理学家以及高年级本科生和研究生提供一个坚实的理论框架，用以理解和描述完美周期性晶体内部的原子排列规律。全书的核心焦点在于周期性、点阵对称性以及布拉维格子的严格数学描述，它详尽地剖析了晶体衍射的基本原理，以及如何通过实验手段（如X射线、电子束衍射）精确确定晶体结构中的长程有序性。本书的结构设计循序渐进，首先从微观尺度的原子堆积入手，解释了为何自然界中存在着高度有序的晶体结构。随后，我们引入了傅里叶分析和倒易空间的概念，这对于理解晶体衍射的规律至关重要。第一部分：周期性的基石——点阵与对称性本部分深入研究了构成完美晶体结构的数学基础。我们首先界定了晶体点阵（Lattice）的精确定义，强调其平移对称性是识别晶体结构的根本特征。详细讨论了布拉维格子（Bravais Lattices）的十四种类型，以及它们如何与七大晶系相互关联，构建出所有可能的、具有平移对称性的三维周期结构。点群与空间群：我们详细梳理了晶体学中使用的所有施密特点群（Schönflies Notation）和赫尔曼-莫根（Hermann-Mauguin Notation），并解释了如何利用这些对称操作（旋转轴、反射面、反演中心、螺旋轴、滑移面）来完整描述一个晶体结构所具有的所有局部对称性。特别地，我们引入了空间群的概念，阐明了周期性平移如何与局部对称操作结合，从而产生230个可能的空间群，这是描述所有周期晶体结构所必需的工具箱。晶体学基础数学：强调了晶向指数（如米勒指数）、晶面指数的精确计算方法，以及如何通过矢量代数处理晶格常数和原子间的相对位置。第二部分：结构解析的利器——衍射理论基础本部分将理论模型与实验现象紧密结合，专注于解析完美周期晶体结构所依赖的物理原理。衍射的几何学与运动学：详细阐述了劳厄条件（Laue Condition）和布拉格定律（Bragg’s Law）的物理意义。我们通过倒易空间（Reciprocal Space）的概念，直观地展示了衍射峰的位置与实空间周期性之间的对应关系。运动学衍射理论被用来预测在理想条件下，衍射强度的分布应如何精确地遵循点阵的周期性。结构因子与原子散射：深入分析了结构因子（Structure Factor）的计算，它将晶体中所有原子散射波的相位和振幅叠加起来。重点讲解了原子散射因子（Atomic Scattering Factor）的依赖性，以及如何利用结构因子中的系统消光（Systematic Extinctions）规则来快速确定晶体所处的空间群类型。第三部分：局限性与挑战——从完美到不完美虽然本书主要聚焦于周期性晶体，但最后一部分批判性地探讨了完美周期性模型的局限性，并以此为基础，为后续更复杂结构的研究设定了理论边界。缺陷的初步探讨：简要介绍了晶体中存在的点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）对周期性的破坏作用。强调了这些局域性畸变如何导致衍射峰的展宽或背底（Background）的增加，从而偏离了理想的布拉格衍射图样。非晶态与准晶态的对比（概念性）：本章以批判性的视角，简要对比了完全无序的非晶态结构与仅在短程有序或局部对称性上表现出非周期性行为的复杂结构。明确区分了这些结构与完美周期结构在数学描述上的本质差异。读者对象与价值：《无瑕晶体学导论》是希望全面掌握传统晶体学数学框架的科研人员和高阶学生的必备参考书。它清晰地界定了周期性晶体的严格定义，为理解所有基于平移对称性构建的材料科学模型提供了无可替代的理论基础。本书的严谨性在于其对数学工具的精确运用，确保读者能够区分周期性排列的物理特征与其可能偏离的复杂情况。 --- 关键词：晶体学基础、布拉维格子、空间群、点阵对称性、X射线衍射、倒易空间、晶体结构解析、周期性。