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第四章 晶体定向和晶体符号[内容介绍] 本章介绍晶体定向、晶面符号、单形符号、晶带符号的概念、各晶系晶体的定向原则及各种晶体符号的确定方法。
[学习目的] 理解和掌握晶体定向、晶体符号的概念及其确定原则和方法，系统地掌握结晶学的基本知识，为学习矿物学和晶体光学打下良好基础。
图4-1所示的两个晶体，都是由四方柱和四方双锥组成的聚形，均属L 44L 25PC 对称型，但其形态明显不同。
这种形态的差异，是由于四方柱和四方双锥的相对位置不同造成的。
由此可见，在研究晶体时，仅确定其对称型和由哪些单形所组成，仍不能获得晶体形态的完整概念，必须进一步确定各单形在空间的相对位置，因而需要在晶体上选定一个坐标系统，这就是晶体定向。
还必须进一步研究晶面、晶棱（晶带）以及单形等在晶体上的方向，并用一定的符号表示它们，这就是所谓的晶面符号、晶棱符号与单形符号。
这些符号统称为晶体符号。
晶体定向和晶体符号不仅在研究晶体形态时需要，在确切地描述晶体的异向性、对称性以及矿物鉴定、矿物内部结构和物理性质的研究工作中都具有重要的意义。
第一节 晶 体 定 向一、晶体定向的概念晶体定向就是在晶体中确定坐标系统。
具体说来，就是要选定坐标轴（晶轴）和确定各晶轴上单位长度（轴长）及其比值（轴率）。
（一）晶轴 如图4-2所示，晶轴系交于晶体中心的三条直线，它们分别为a 轴（或称x 轴）前端为“+”，后端为“-”、b 轴（或称y 轴）右端为“+”，左端为“-”和c 轴（或称z 轴）上端为“+”，下端为“-”；对于三方和六方晶系要增加一个d 轴或称u 轴，前端为“-”，后端为“+”（图4-3）。
晶轴的选择：晶体中晶轴的选择应与空间格子类型的特征相吻合。
三个晶轴的方向应当平行晶胞中三个棱的方向。
由于对称轴、对称面法线及晶棱的方向与空间格子的行列方向相平行。
因此，晶轴的选择，首先应选对称称轴作为晶轴，在无对称轴及对称轴数量不足时，可选对称面法线作为晶轴，若两者均缺乏时，则可选择平行主要晶棱的方向线作为晶轴。
实验2. 晶体定向和结晶符号一、目的要求掌握不同晶系晶轴选择的原则，确定模型中单形的名称及其符号。
二、基本原理为了获得晶体形态的完整描述，需要确切地表示晶面在空间的相对位置。
在晶体学中，确定晶面在空间的位置是按晶体的对称特征选择坐标系，将晶体按对称特征放置于该坐标系中(晶体定向)，再以一种符号表示法表示出晶面在空间的位置。
晶体定向就是给晶体选择坐标轴(晶轴)和确定坐标轴上的轴单位。
在七个晶系中，有五个晶系（立方、四方、斜方、单斜、三斜）采用三轴定向，即选择交于晶体中心的三条直线，它们分别记为a、b、c轴(或X、Y、Z轴)。
相应b与c间轴角为α，a与c间轴角为β，a与b间轴角为γ。
三方、六方晶系一般采用四轴定向，即在ab平面上增加了一个d轴，使水平面三轴间正向的轴角形成120°，以满足该类晶系对称性的要求。
晶体放置的取向原则是要反映晶体的对称性，从晶体的外形上讲，对称轴、倒转轴、对称面的法线及晶棱是与晶体构造中的行列重合的，因此晶体与坐标轴的相对取向按对称轴、倒转轴、对称面的法线、晶棱的优先顺序作晶轴方向。
轴单位是晶轴上的单位长度。
由于所选定的晶轴都是格子构造中的行列方向，所以晶轴的轴单位就是该行列的结点间距。
a、b、c轴上的轴单位分别以a o、b o、c o表示，有时也直接用a、b、c表示，其间比率a：b：c称为轴率(或称轴单位比)。
轴率a：b：c和轴角α、β、γ合称为晶体几何常数。
在晶体定向的基础上，我们就可以确定晶体各种结晶几何参数在空间的位置。
表示这些参数在空间位置所用的符号称为结晶符号，结晶符号主要有晶面符号、晶向符号、单形符号和晶带符号。
表示晶面在空间位置的符号称为晶面符号。
晶面符号有几种，通常多采用米氏符号，又称米勒指数或晶面指数，是英国学者米勒(W．H．Miller)于1839年提出。
本实验通过在晶体模型上确定米勒指数和单形符号，达到掌握晶体定向和确切表示晶面族在空间的相对位置的方法。
晶体的定向与晶体学符号实验报告实验报告：晶体的定向与晶体学符号实验目的：掌握晶体的定向方法，理解晶体学符号的意义，熟悉晶体的结构与性质。
实验原理：晶体是由具有规则排列的原子、离子或分子组成的固体，其内部结构表现出一定的规则性。
晶体的定向研究的是晶体各个晶面的方位关系，通过确定晶面间的角度来描述晶体的性质。
晶体学符号是用来表示晶体的内部结构及其定向关系的符号体系，由晶体的晶格常数、晶面指数和晶体学方位的几何关系构成。
实验步骤：1.样品制备：a. 选取适合的晶体样品，清洗干净并对其进行标记。
b. 准备一个平面镜片，用手持孔光源照明以便观察。
2. 定向观察：a. 将晶体样品放在平面镜片上。
b. 透过照明，使用显微镜观察晶体表面的晶面形貌和交叉菲涅尔图案。
c. 观察晶面间的夹角，记录下各个晶面的指数。
3. 晶体学符号的确定：a. 根据观察到的晶面指数，计算晶面间的角度。
b. 使用晶体学符号表，确定晶体的晶体学符号。
4. 实验记录与分析：a. 记录实验中观察到的晶面指数和夹角。
b. 根据晶体学符号确定晶体的晶格常数和晶体学方向。
实验结果与讨论：通过观察和分析晶体的定向和晶体学符号，我们可以得到晶体的结构信息、晶面间的角度关系以及晶格常数等重要参数。
这些数据对于理解晶体的性质、优化材料制备和研究晶体的应用具有重要意义。
结论：本次实验通过观察晶体的定向和计算晶面间的角度，确定了晶体的晶体学符号，并得到了晶格常数及晶体学方向的信息。
实验结果有助于深入理解晶体的结构与性质，并为进一步的研究和应用提供了基础。
附注：请注意，在进行晶体的定向与晶体学符号实验时，应遵循实验室的安全操作规程，并根据实际情况调整实验步骤和参数。
第五章晶体定向和结晶符号只要在生长时有足够的自由空间，晶体必然会长成由许多晶面和晶棱包围的几何多面体。
在晶体上，所有的晶面、晶棱和角顶，它们的分布都是对称的。
但除此而外，晶面和晶棱之间还有另一方面的几何关系，表现在晶面和晶棱相截或平行时，都可以用确定的数学形式来表征彼此间的空间取向关系。
为了表达这种关系，首先需要在晶体中建立起一个坐标系，这就是晶体定向。
所谓晶体定向，就是要在晶体上选择合理的三维坐标系，包括在晶体上选择坐标轴和确定各坐标轴的度量单位两项工作。
在此基础上，就可以进一步确定晶面符号和晶棱符号，用数学的方式来表示各个晶面或晶棱在晶体上的方向，并反映出它们彼此间的几何关系。
其中，平行于同一晶棱的若干晶面，特别称之为一个晶带。
而整数定律则是进行上述这些工作的依据。
在本章中，首先讨论晶体定向的原则，以便在晶体中建立起一个三维坐标系，在此基础上，分别叙述晶面符号和晶棱符号的构成。
最后，再讲述整数定律以及有关晶带的问题。
第一节结晶轴和晶体几何常数一、结晶轴的概念和选择原则⒈结晶轴的概念晶体中的坐标轴称结晶轴，简称晶轴。
晶轴是几根假想的直线，沿着与晶体对称有关的限定方向穿过理想晶体，相交在晶体中心。
⒉晶轴的选择原则晶轴的选择不是任意的。
首先，晶轴的选择要符合晶体自身的对称性，因此，要优先选择对称轴和对称面的法线方向。
若晶体无对称轴和对称面或其数目不够时，则选合适的晶棱方向，在选择晶棱做晶轴时，可以设想将其平移至晶体中心。
其次，在满足上述条件的前提下，应使晶轴尽可能互相垂直或近于垂直，并使轴单位尽可能相等，即使a=b=c α=β=γ=90°。
⒊晶轴的安置及名称三轴定向：除三方晶系、六方晶系以外的晶体，均采用X、Y、Z三轴定向。
X、Y、Z晶轴的安置是：Z轴直立，上端为正；X轴前后，前端为正；Y 轴左右，右端为正。
轴角：X、Y、Z晶轴正端之间的夹角为轴角。
分别用α（Y∧Z）、β（Z∧X）、γ（Y∧Z）表示，如图5-1。
