1、光子學(xué)與光電子學(xué)原理與應(yīng)用晶體光學(xué)為什么要學(xué)習(xí)晶體光學(xué)？在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是激光技術(shù)領(lǐng)域大量的使用天然或者人工的晶體制成的元器件；這些器件的工作原理涉及晶體很多特性，其中主要研究與晶體光學(xué)性能有關(guān)的特性；重點(diǎn)研究晶體結(jié)構(gòu)對晶體光學(xué)特性的影響及其應(yīng)用。什么是晶體光學(xué)？研究光波在自然及人工晶體介質(zhì)中的傳播規(guī)律、物理現(xiàn)象和應(yīng)用原理。課程簡介： 本課程是光電子技術(shù)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。課程主研究晶體類別、晶體性質(zhì)的數(shù)學(xué)描述以及晶體的非線形效應(yīng)等基礎(chǔ)知識，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和奠定理論基礎(chǔ)。課程時間：4-11周考察形式：閉卷考試（ 70）平時（30）參考書目：晶體光學(xué)，李家澤，北京理工大學(xué)出版社，1988

2、晶體物理，蔣民華，山東科學(xué)技術(shù)出版社，1980 第一章 晶體學(xué)基礎(chǔ) 本章涉及一些重要的基本概念，這些概念在整個晶體光學(xué)中都經(jīng)常出現(xiàn), 請大家認(rèn)真掌握。晶體的基本概念晶體構(gòu)造的點(diǎn)陣?yán)碚摵途祫澐志w的對稱性晶體中晶棱晶面方向的標(biāo)記晶體的基本概念什么是晶體？你知道哪些？還有很多: 水晶、食鹽、冰糖.生活中很多是晶體：？ 礦物幾乎全是晶體各類寶石人造晶體晶體 具有格子構(gòu)造的固體, 或內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體。 如何理解?格子構(gòu)造(空間點(diǎn)陣)是什么? 內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)？即晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)排列具有周期性晶體的基本概念基本概念空間格子或空間點(diǎn)陣陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)空間格子中的等同點(diǎn)行列和結(jié)點(diǎn)間距結(jié)點(diǎn)在一維方向

3、上的排列。空間格子中任意兩個結(jié)點(diǎn)連接的方向就是一個行列方向。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該行列的結(jié)點(diǎn)間距 。面網(wǎng)， 面網(wǎng)密度和面網(wǎng)間距結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng) 。一個二維的面網(wǎng)上，單位面積內(nèi)的結(jié)點(diǎn)數(shù)目稱為面網(wǎng)密度。任意兩個相鄰面網(wǎng)的垂直距離稱為面網(wǎng)間距。平行六面體和單位晶胞晶體的基本概念一維點(diǎn)陣面 網(wǎng)在幾何結(jié)晶學(xué)中，把晶體內(nèi)部的原子、離子或原子集團(tuán)等結(jié)構(gòu)基元(等同點(diǎn)）抽象成幾何的點(diǎn)，實(shí)際晶體就可以用三維點(diǎn)陣代替，晶體的結(jié)構(gòu)可以看成是由幾何點(diǎn)陣組成的具有空間格子構(gòu)造的固體 。空間格子導(dǎo)出空間格子的方法 首先在晶體結(jié)構(gòu)中找出等同點(diǎn)，再將相當(dāng)點(diǎn)按照一定的規(guī)律連接起來就形成了空間格子。 等同點(diǎn)（兩個條

4、件：1、性質(zhì)相同，2、周圍環(huán)境相同。）可以認(rèn)為具體的晶體結(jié)構(gòu)是多套空間格子組成的，見圖。 具體的晶體結(jié)構(gòu)是多種原子、離子組成的，使得其重復(fù)規(guī)律不容易看出來，而空間格子就是使其重復(fù)規(guī)律突出表現(xiàn)出來。空間格子僅僅是一個體現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)中的周期重復(fù)規(guī)律的幾何圖形，比具體晶體結(jié)構(gòu)要簡單的多。空間格子與具體的晶體結(jié)構(gòu)是什么關(guān)系？平行六面體平行六面體對應(yīng)的實(shí)際晶體中相應(yīng)的范圍叫晶胞。NaCl晶胞金紅石晶胞晶體的概念簡化為格子構(gòu)造空間格子晶體結(jié)構(gòu)由重復(fù)的空間格子組成反映晶體結(jié)構(gòu)的基本特性相當(dāng)點(diǎn)研究方式晶體的基本性質(zhì)由晶體的格子構(gòu)造會導(dǎo)致晶體的基本性質(zhì)。自限性: 晶體能夠自發(fā)地生長成規(guī)則的幾何多面體形態(tài)。 均一性

5、:同一晶體的不同部分物理化學(xué)性質(zhì)完全相同。晶體是絕對均一性，非晶體是統(tǒng)計的、平均近似均一性。 異向性：同一晶體不同方向具有不同的物理性質(zhì)。 晶體的基本性質(zhì)對稱性：同一晶體中，晶體形態(tài)相同的幾個部分（或物理性質(zhì)相同的幾個部分）有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。例如下面的晶體形態(tài)是對稱的：晶體的基本性質(zhì)最小內(nèi)能性：晶體與同種物質(zhì)的非晶體相比，內(nèi)能最小。晶體具有固定的熔點(diǎn)。穩(wěn)定性：晶體比非晶體穩(wěn)定。 晶體的基本性質(zhì)本節(jié)包括3組重要的基本內(nèi)容: 1) 晶體、格子構(gòu)造、空間格子、相當(dāng)點(diǎn)；它們之間的關(guān)系。 2) 結(jié)點(diǎn)、行列、面網(wǎng)、平行六面體; 結(jié)點(diǎn)間距、面網(wǎng)間距與面網(wǎng)密度的關(guān)系. 3) 晶體的基本性質(zhì)：自限性、均一性、異

6、向性、對稱性、最小內(nèi)能、穩(wěn)定性，并解釋為什么。本節(jié)重點(diǎn)總結(jié)常識仿鉆一、玻璃：用玻璃磨成的假鉆石很容易區(qū)別，因?yàn)樗恼酃饴实停瑳]有真鉆石那種閃爍的彩色光芒，稍有經(jīng)驗(yàn)的人一看便知。另外，可用白瓷碗盛一碗清水，冒充鉆石的無色玻璃制品漫入水中即看不清其輪廓，而真鉆石暗黑的輪廓在水中顯得十分清楚。 二、人造尖晶石：它和鉆石的區(qū)別是，缺少閃爍的彩色光芒，將它浸入二碘甲烷中，也會輪廓模糊，而真鉆石的輪廓則十分清楚。 三、水晶和黃玉：這兩種天然礦物的透明晶體，經(jīng)琢磨后也有點(diǎn)像鉆石，但都缺少閃爍的彩色光芒。且它們都是“非均質(zhì)體”，而鉆石是“均質(zhì)體”，用偏光儀易于區(qū)分。四、人造藍(lán)寶石：無色透明的人造藍(lán)寶石在琢磨后

7、也可作為鉆石的代用品。但它在“二碘甲烷”中幾乎消失不見，而真鉆石的邊緣暗黑，非常清楚。常作為手表鏡面使用。 常識仿鉆五、鋯石：在人造立方氧化鋯出現(xiàn)之前，鋯石是最佳的鉆石代用品。鋯石具有很強(qiáng)的雙折射，即它有兩個折光率，并且兩個折光率之間的差別較大。由此而產(chǎn)生了一種很特殊的光學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)用放大鏡觀察琢磨好的鋯石棱面寶石時，由其頂面可以看出底部的面和棱線有明顯的雙影。而鉆石因?yàn)槭恰熬|(zhì)體”，絕無雙影現(xiàn)象。常識仿鉆六、人造金紅石：金紅石是一種普通的天然礦物，它的成分是二氧化鈦，由于它的折光率（261290）比鉆石（242）還要高，故琢磨寶石后能出現(xiàn)明亮耀眼的閃光，且能出現(xiàn)彩虹般的變化，顯得非常美麗。可惜的是，天然金紅石幾乎全是不透明的，所以1947年才經(jīng)美國鉛業(yè)公司首先制出了人造金紅石。其中無色透明者用作鉆石代用品或假冒品，其五彩繽紛的閃光超過了真鉆石，常被稱為“五彩鉆”或“五色鉆”。但由于金紅石有強(qiáng)烈的折光率，故與鋯石一樣，能用放大鏡從頂面看到底部棱線的顯著的雙影，故易與鉆石區(qū)別。此外，“五彩鉆”因閃光過分艷麗，并帶有不清澈的乳白光，故有庸俗之感，遠(yuǎn)不如鉆石閃光的高雅可愛。常識仿鉆七、立方氧化鋯：（即“蘇聯(lián)鉆”）：這是首先由原蘇聯(lián)推出的最理想的鉆石代用品或冒充品，是人造化合物，無天然礦物。自從立方氧化鋯問世后，其他多種人造寶石原料，都只用作別