Fiziğin Muhteşem DünyasıEtkileşimli fizik simülasyonları
Ana sayfa › Katıhal Fiziği I › Kristal Yapı · Temel Örgü Türleri

Kristal Örgüler, Birim Hücre ve Miller Düzlemleri

Bir kristal, bir Bravais örgüsü ile her örgü noktasına yerleştirilen bir bazdan (atom grubundan) oluşur. Örgü noktaları $\vec R = n_1\vec a_1 + n_2\vec a_2 + n_3\vec a_3$ ile verilir; $\vec a_i$ ilkel vektörlerdir ve tek bir örgü noktası içeren hacmi ($V_p = |\vec a_1\cdot(\vec a_2\times\vec a_3)|$) tanımlarlar. Kübik örgülerde genellikle daha simetrik olan geleneksel (kübik) hücre kullanılır.

Hücredeki atom sayısı paylaşım kesirleriyle sayılır: köşe $\tfrac18$, ayrıt $\tfrac14$, yüz $\tfrac12$, iç $1$. Atomları birbirine değen sert küreler kabul edersek doluluk oranı $f = N\,\tfrac43\pi r^3 / V_{\text{hücre}}$ olur.

Miller indisleri

Bir düzlem eksenleri $a/h,\ a/k,\ a/l$ noktalarında keser: kesişim noktalarının tersleri alınıp en küçük tam sayılara indirgenince $(h\,k\,l)$ elde edilir. Negatif indis $\bar h$ ile gösterilir. Kübik kristalde aynı ailedeki komşu düzlemler arası uzaklık $d_{hkl} = a/\sqrt{h^2+k^2+l^2}$ ve $[hkl]$ doğrultusu $(hkl)$ düzlemine diktir.

Seçenekler

Şekli sürükleyerek döndürün, fare tekerleğiyle yakınlaştırın. Bir atoma tıklayınca en yakın komşuları (hücre dışındakiler soluk) işaretlenir.

Hesaplama

Bunu dene

1. BK, HMK ve YMK yapılarını sırayla seçin. Hücredeki atom sayısı, koordinasyon sayısı ve doluluk oranı nasıl değişiyor? En sıkı paketlenmiş kübik yapı hangisi?

Açıklama
BK: 1 atom, koordinasyon 6, $f = \pi/6 \approx 0.524$. HMK: 2 atom, 8 komşu, $f = \sqrt3\pi/8 \approx 0.680$. YMK: 4 atom, 12 komşu, $f = \sqrt2\pi/6 \approx 0.740$. YMK (ve aynı doluluğa sahip HSP) en sıkı paketlemedir.

2. Elmas yapısını seçip bir atoma tıklayın. Kaç komşusu var, aralarındaki uzaklık nedir? Doluluk oranı neden bu kadar küçük?

Açıklama
Her atomun $\sqrt3 a/4 \approx 0.433a$ uzaklıkta 4 komşusu vardır (dörtyüzlü kovalent bağlar). Hücrede 8 atom bulunur, $r = \sqrt3a/8$ ile $f = \sqrt3\pi/16 \approx 0.340$ olur. Yönlü kovalent bağlar sıkı paketlenmeye izin vermez.

3. Miller görünümünde (1 1 0), (1 1 1) ve (2 0 0) düzlemlerini çizdirin. $d_{hkl}$ değerlerini karşılaştırın. YMK için hangisi X-ışını kırınımında yansıma verir?

Açıklama
$d_{110} = a/\sqrt2 = 0.707a$, $d_{111} = a/\sqrt3 = 0.577a$, $d_{200} = a/2$. YMK'da yalnızca $h,k,l$ hepsi tek ya da hepsi çift olan yansımalar görülür: (111) ve (200) gelir, (110) yapı faktörü sıfır olduğu için sönüktür.

Katıhal Fiziği I dersindeki diğer simülasyonlar