四六方晶系的晶面指数和晶向指数晶面指数
四六方晶系的晶面指数和晶向指数1晶面指数
1-2 晶体学基础
（三）晶向与晶向指数 1. 晶轴：两个以上原子所构成的直线。 2. 晶向：两个以上原子所构成的原子列的方向。 3. 晶向指数及其表示方法
通常也采用密勒指数（Miller Index）来标定晶 向指数
1-2 晶体学基础
（1）已知晶向标定其晶向指数 标定步骤：
1）以待定晶向的始点O为坐标原点，过原点O的三个棱 边为坐标轴x、y、z；
晶系 三斜 单斜
正交
布拉菲点阵
简单六方
简单菱方
简单四方 体心四方 简单立方 体心立方 面心立方
晶系 六方 菱方 四方
立方
1-2 晶体学基础
1-2 晶体学基础
1-2 晶体学基础
（四）晶体结构与晶体点阵 晶体结构：晶体中实际质点
（原子、离子或 分子）的具体排 列情况
1-2 晶体学基础
晶体点阵：晶体中实际原 子、离子或分 子中心的具体 排列情况
1-2 晶体学基础
（二）晶胞 1.概念：点阵中具有
代表性的基本单元 （最小平行六面体）
1-2 晶体学基础
2. 晶胞的选取原则 (1) 选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性； (2) 平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； (3) 当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目
应最多； (4) 在满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。
1-2 晶体学基础
不同的晶体结构类型属于相同的空间点阵
Cu晶体
NaCl晶体
CaF2晶体
1-2 晶体学基础
相似的晶体结构类型属于不同的空间点阵
Cr晶体
CsCl晶体
1-2 晶体学基础
思考题： 说明为何十四种布拉菲点阵中不存在底心
四方点阵和面心四方点阵？
金属学基础--晶向指数和晶面指数
U 2u v
V 2v u
W w
25
或
U 2u v
V 2v u
W w
u 1 3 (2U V ) v 1 3 (2V U ) w W t (u v)
26
例如
2 u 3
[100] :
1 v 3 1 t 3
[2 1 1 0]
晶向指数与晶面指数精讲
族
{110} 晶 面 族
{112} (112) ( 1 12) (1 1 2) (112) (121) ( 1 21) (121) (12 1 ) (211) ( 211) (2 1 1) (21 1 )
Total: 12
111 晶向族包括8条体对角线。
111
111
111 111
111 111 111 111
晶面指数
晶面指数标定步骤
直线经对称操作后完全重合，这些阵点直线在几何上是完全
等价的。 把这些等价的阵点直线合归为同一种阵点类型，称为方向族， 用<uvw>表示。对称性越高，方向族所含的方向越多。
例如立方系的对称性最高，方向族的3个指数可以任意交 换位置，他们也可以独立地改变正负号，如果三个指数的
顺序不变，每个指数独立地改变正负号就有：
晶向指数
任意阵点P的位置
可以用矢量或者坐 标来表示。
OP = u a + v b + w c
晶向指数：[ u v w]
晶向指数的确定步骤
(1) 以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x,y,
z, 以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。
(2) 过原点O作一直线OP，使其平行于待定晶向。 (3) 在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3 个坐标值。 (4) 将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加以方括号， [u v w]即为待定晶向的晶向指数。
{123} (123) ( 1 23) (123) (12 3) (132) ( 1 32) (1 3 2) (132) (231) ( 231) (2 3 1) (23 1 ) (213) ( 213) (2 1 3) (21 3) (312) ( 3 12) (3 1 2) (312) (321) ( 3 21) (321) (32 1 )
六方晶系的晶面指数和晶向指数(与“指数”相关共10张)
[UVW]=
[ u v t w ]计算 化简可得 =
在平面上表示一个点只用两个坐标，则
u+v+t=0 t=-(u+v)
(2)
a1+a2+a3=0
（3）
任一晶向中为 ua1+va2+ta3+wC （4）
六方晶系的晶向指数
（3）式代入(4)，得到晶向的四轴指数
OR=ua1+va2-t(a1+a2)+wC
=(u-t)a1+(v-t)a2+wC
（5）
六方晶系的晶向指数
六方晶系的晶面指数和晶向指数
六方晶系的晶面指数 取a1、a2、C为晶轴,a1、a2夹角120º，
C⊥a1，C⊥a2
b晶面的晶面指数：（100）
C晶面的晶面指数：
晶面指数上不能明确表示等 同晶面
六方晶系的晶面指数
采用a1、a2、a3及C四 个晶轴 a1、a2、a3之间的 夹角均为120º
晶根轴i= 据不面- (立会指h+体超数k)几过以或何 三（h，个h+在，kki+l三可）i=维证表0 空明示间中独立的坐标 O设即晶六即任六在 采任在=任取1i取六O根在用晶即根取晶任晶任=,(RR∞u晶用面个用一方平用一平一aa个据平四面用据a面一面一--==,111(t-向 三 指 柱 三 晶 晶 面a晶 面 晶 晶 立 面 轴 指 三 立 指 晶 指 晶h)uu、、、1a1+aa,1∞指轴数面轴向系上 向上向面体上坐数轴体数向数向、aaak11+)222,++数坐上的坐中的表 中表中可几表标上坐几以中确中(a、、、或vvv2aa-在标不指标为晶示 为示为归何示，不标何（为定为、CCCt22)ha--为为为三，能数，面一 一并，一能，，方h+atuuutOuu2((kk3aaaaaaa晶晶晶+轴则明可则指个 个为在个明则在法Ri+l及1111111）wi=+++++轴轴轴坐确确数点 点三点确三与=OOO++CC(表vvvvv0aauRRR,,,标表定和只 只维只表维三aaaaa四22aaa-===示t22222))111)晶系示为晶用用空用示空轴++个UUU+++++a、、、wwttttt1aaa面等向两 两间两等间系aaaaa晶[+CCaaa111U33333(222+++族同指个 个中个同中一轴+++++vV夹夹夹VVV（wwwww-W晶数坐 坐独坐晶独致taaaa)CCCCC角角角a22251]面标 标立标面立2+++）、111+WWW（（（（（， ，的，的222wa000CCC444442则 则坐则坐Cººº，，，）））））、标标（（（（CCCa轴轴3⊥⊥⊥1115之））））不不aaa间111会会， ， ，的超超CCC夹过过⊥⊥⊥角三三aaa222均个个为，，1可可20证证º明明
晶面指数六方晶系的晶面指数标定讲课文档
0,0,1
练习
1,0,0
0,1,0 晶面指数（233）
常见的晶面指数
(001)
(110)
(100)
(010)
(111)
晶面指数的几点说明：
1°h,k,l 三个数分别对应于a,b,c三晶轴方向。 2°指数中某一数为“0”，表示晶面与相应的晶轴平行，例如 (hk0)晶面平行于c轴。因交点为，倒数为零。 3° (hkl）中括号代表一组互相平行、面间距相等的晶面。
a2
b2
c2
ab
2k l(coscoscos)2hl(coscos cos)]
bc
ac
例 : 某 斜 方 晶 体 的 a=0.742nm, b=0.494nm,
c=0.255nm, 计算d110和d200。
1 dh2kl
h2 a2
kb22
cl22
1 d121
07.412172 4.912452
1 d2
晶面指数六方晶系的晶面指数标定
1°确定交点坐标，X轴：1/3、 Y轴：1、 Z轴：1/2
2°取倒数 3、1、2 3°消除分数 3、1、2 4°晶面指数（312）
0,0,1
练习
1,0,0
0,1,0 晶面指数（233）
常见的晶面指数
(001)
(110)
(100)
(010)
(111)
晶面指数的几点说明：
线表示。
4°用[ ] 括起来，记为[uvw]
Z
确定距原点最近的结点坐标1/2, 1, 0 消除分数为1、2、0 晶向指数 [120]
O
Y
●
晶向指数与晶面指数
晶向指数和晶面指数一晶向和晶面1 晶向晶向：空间点阵中各阵点列的方向（连接点阵中任意结点列的直线方向）。
晶体中的某些方向，涉及到晶体中原子的位置，原子列方向，表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。
2 晶面晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面（在点阵中由结点构成的平面）。
晶体中原子所构成的平面。
不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。
材料的许多性质和行为（如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等）都和晶面、晶向有密切的关系。
所以，为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。
为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
二晶向指数和晶面指数的确定1 晶向指数的确定方法三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。
(1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上。
(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)。
(3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。
(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。
图1图2当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。
若原点不在待标晶向上，那就需要选取该晶向上两点的坐标P(x1，y1，z1)和Q(x2，y2，z2)，然后将(x1-x2)，(y1-y2)，(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ，v ，w ，并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。
则[uvw ]为该晶向的指数。
显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。
若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反，如图3中[001]与[010]。
说明：a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。
b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。
晶体学基础(晶向指数与晶面指数)
图 1 晶向指数的确定方法
图 2 不同的晶向及其指数 当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。若原点不在待标晶向 上， 那就需要选取该晶向上两点的坐标 P(x1， y1， z1)和 Q(x2， y2， z2)， 然后将(x1-x2)， (y1-y2)，
(z1-z2)三个数化成最小的简单整数 u， v， w， 并使之满足 u∶v∶w=(x1-x2)∶(y1-y2)∶(z1-z2)。 则[uvw]为该晶向的指数。 显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。若所指的方向相反，则晶向指 数的数字相同，但符号相反，如图 3 中[0 1 0 ]与[010]。 说明： a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。 b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。 c 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用<uvw>表示，数字 相同，但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。晶体结构中那些原子密 度相同的等同晶向称为晶向轴，用<UVW>表示。 <100>：[100] [010] [001] [ 1 00 ] [ 0 1 0 ] [ 00 1 ] <111>：[111] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 11 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 11 1 ]
图 11 六方晶体中常见的晶面 （2）六方晶系晶向指数的标定 采用四轴坐标，六方晶系晶向指数的标定方法如下：当晶向通过原点时，把晶向沿四个 轴分解成四个分量，晶向 OP 可表示为：OP=ua1+va2+ta3+wC，晶向指数用[uvtw]表示，其中 t=-(u+v)。原子排列相同的晶向为同一晶向族，图 12 中 a1 轴为[ 2 1 1 0 ]，a2 轴[ 1 2 1 0 ]， a3 轴[ 1 1 20 ]均属〈 2 1 1 0 〉 ，其缺点是标定较麻烦。可先用三轴制确定晶向指数[UVW]， 再利用公式转换为[uvtw]。采用三轴坐标系时。C 轴垂直底面，a1、a2 轴在底面上，其夹角 o 为 120 ，如图 12，确定晶向指数的方法同前。采用三轴制虽然指数标定简单，但原子排列 相同的晶向本应属于同一晶向族，其晶向指数的数字却不尽相同，例如 [100] ， [010] ， [ 1 1 0 2 晶面指数的确定 国际上通用的是密勒指数，即用三个数字来表示晶面指数（h k l）。图 4 中的红色晶 面为待确定的晶面，其确定方法如下。
1_《材料科学基础》第一章_晶体学基础1
晶体结构
找 代 表
找等同点
空间格子(14种)
找 代 表
晶胞
形状、大小一致
单胞(14种)
晶 体 划 分 为 据 点 阵 参 数
晶系(7个)
本节重点掌握：
1、概念：空间点阵；晶胞；点阵常数
2、空间点阵及其要素
3、Bravais晶系的格子常数特点
§1.3 晶向指数和晶面指数（参考P13-16）
根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属7种晶系。
晶系
等轴晶系 四方晶系 六方晶系
三方(菱方)晶系
Bravais晶系的格子常数特点 单胞形状 格子常数特点
a = b=c a = b≠c a = b≠c α=β=γ=90° α=β=γ=90° α=β=90°γ=120°
a = b=c
α=β=γ ≠ 90°
食 盐
NaCl晶体结构
晶体★ ：晶体是内部质点（原子、离子或分子） 在三维空间呈周期性重复排列的固体。 有些固体如玻璃、琥珀、松香等，它们的内部质 点不作规则排列，称为非晶体。
比 较 图
古
液、准
液晶
液晶:介于固态和液态之间的各向异性的流体。 性质上：
既具有液体的可流动性、粘滞性， 又具有晶体的各向异性
结构上，
具有一维或二维近似有序晶，即分子按某一从优方向排列
平移无序或部分平移无序的
准晶
是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有长程定向有
序，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有
晶体所不允许的宏观对称性。
基本性质
以色列人达尼埃尔· 谢赫特曼以发现准晶体赢得2011年度诺贝尔化学奖。
晶面指数-六方晶系的晶面指数标定
Y
●
X
常见的晶向指数
Z
●
O X
练习
晶向符号 [221]
Y
[001] [111]
●
●
O
●
[100]
●
[010]
1°确定交点坐标，X轴：1/3、 Y轴：1、 Z轴：1/2
2°取倒数 3、1、2 3°消除分数 3、1、2 4°晶面指数（312）
0,0,1
练习
0,1,0 晶面指数（233）
常见的晶面指数
晶面指数的确定方 法
1°确定平面与晶胞三个坐标轴的交点坐标（平面不能通过原点） 2°取在三个坐标轴上截距的倒数。 3°消除分数，把它们化为互质的最小整数h、k、l。负数用上划线
表示。 4°用（）括起来，记为（hkl ）
0,0,1
1°确定交点坐标，X轴：1/2、 Y轴：1、 Z轴：1
2°取倒数 2、1、1 3°消除分数 2、1、1 0,1,0 4°晶面指数（211）
(001)
(110)
(100)
(010)
晶面指数的几点说明：
(111)
1°h,k,l 三个数分别对应于a,b,c三晶轴方向。 2°指数中某一数为“0”，表示晶面与相应的晶轴平行，例如(hk0) 晶面平行于c轴。因交点为，倒数为零。 3° (hkl）中括号代表一组互相平行、面间距相等的晶面。
晶向指数的确定方法
b、c为晶胞参数
1 dh2kl
ah22kb22源自cl22d1 h 2k la2sh2i2nk b2 2c2sl2i2n2 ahsc cli2o ns
01
02
1 dh2k
单斜
l (12c
osc
osc
1
六方晶系四指数推导知识讲解
六方晶系四指数推导1.4 晶向指数和晶面指数一晶向和晶面1 晶向晶向：空间点阵中各阵点列的方向（连接点阵中任意结点列的直线方向）。
晶体中的某些方向，涉及到晶体中原子的位置，原子列方向，表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。
2 晶面晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面（在点阵中由结点构成的平面）。
晶体中原子所构成的平面。
不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。
材料的许多性质和行为（如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等）都和晶面、晶向有密切的关系。
所以，为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。
为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
二晶向指数和晶面指数的确定1 晶向指数的确定方法三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。
(1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上。
(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)。
(3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。
(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。
图1 晶向指数的确定方法图2 不同的晶向及其指数当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。
若原点不在待标晶向上，那就需要选取该晶向上两点的坐标P (x 1，y 1，z 1)和Q (x 2，y 2，z 2)，然后将(x 1-x 2)，(y 1-y 2)，(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ，v ，w ，并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。
则[uvw ]为该晶向的指数。
显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。
若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反，如图3中[001]与[010]。
晶向指数与晶面指数
晶向指数与晶面指数在晶体物质中，原子在三维空间中作有规律的排列。
因此在晶体中存在着一系列的原子列或原子平面，晶体中原子组成的平面叫晶面，原子列表示的方向称为晶向。
晶体中不同的晶面和不同的方向上原子的排列方式和密度不同，构成了晶体的各向异性。
这对分析有关晶体的生长、变形、相变以及性能等方面的问题时都是非常重要的。
因此研究晶体中不同晶向晶面上原子的分布状态是十分必要的。
为了便于表示各种晶向和晶面，需要确定一种统一的标号，称为晶向指数和晶面指数，国际上通用的是密勒（Miller）指数。
一、晶向指数晶向指数是按以下几个步骤确定的：1．以晶胞的某一阵点为原点，三个基矢为坐标轴，并以点阵基矢的长度作为三个坐标的单位长度；2．过原点作一直线OP，使其平行于待标定的晶向AB（见图1），这一直线必定会通过某些阵点；3．在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的坐标值； 4．将此值乘以最小公倍数化为最小整数u、v、w，加上方括号，[uvw] 即为AB晶向的晶向指数。
如u、v、w中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方。
图2给出了正交点阵中几个晶向的晶向指数。
显然，晶向指数表示的是一组互相平行、方向一致的晶向。
若晶体中两直线相互平行但方向相反，则它们的晶向指数的数字相同，而符号相反。
如[21]和[1]就是两个相互平行、方向相反的晶向。
图1. 晶向指数的确定 图 2.正交点阵中几个晶向的晶向指数晶体中因对称关系而等同的各组晶向可归并为一个晶向族，用<uvw>表示。
例如，对立方晶系来说，[100]、[010]、[001]和[00]、[00]、[00]等六个晶向，它们的性质是完全相同的，用符号<100>表示。
如果不是立方晶系，改变晶向指数的顺序，所表示的晶向可能不是等同 的。
例如，对于正交晶系 [100]、[010]、[001]这三个晶向并不是等同晶向，因为以上三个方向上的原子间距分别为a、b、c，沿着这三个方向，晶体的性质并不相同。
晶体学基础-晶向与晶面指数B
22:16
晶面 24
单晶硅绒面：碱溶液温度较低时，(100)面比 (111)面腐蚀速率高数十倍以上。
在(100)表面形成许多密布的表面为(111)面的金字塔结构
单晶硅是制造半导体器件、太阳能电池等的基材。
22:16
25
第二章 材料的结构 Material structure
解出： u:v:w=
②由晶向[u1 v1 w1]和晶向[u2 v2 w2]求晶面： hu1＋kv1＋lw1 = 0 hu2＋kv2＋lw2 = 0
h:k:l=
22:16
46
③由同一晶带的两个晶面 （h1 k1 l1）和（h2 k2 l2）
求此晶带上另一晶面指数.
[001]
由： h1u＋k1v＋l1w = 0 h2u＋k2v＋l2w = 0
立方晶系中有：
[001]
晶面(hkl)和其晶带轴[uvw]的 指数之间满足关系：
凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为晶带轴的晶带，
此关系式也称作晶带定律（魏斯定律（Weiss zone law） 。
22:16
43
22:16
44
晶带定律
•德国学者魏斯（Christian Samuel Weiss）
有：（h1＋h2）u＋(k1＋k2）v＋(l1＋l2）w = 0 即： （h1＋h2）,（k1＋k2）,（l1＋l2）
为此晶带上另一可能晶面的晶面指数。
22:16
47
三个晶面共线的指数条件：
若上式的uvw有非零解，要求：
④三个晶向共面的条件 [u1v1w1]、[u2v2w2]、[u3v3w3] 共面(hkl).
晶向族:任意交换指数的位置和 改变符号后的所有指数。（原因？？）
六方晶系四指数推导概要
1.4 晶向指数和晶面指数一晶向和晶面1 晶向晶向：空间点阵中各阵点列的方向（连接点阵中任意结点列的直线方向）。
晶体中的某些方向，涉及到晶体中原子的位置，原子列方向，表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。
2 晶面晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面（在点阵中由结点构成的平面）。
晶体中原子所构成的平面。
不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。
材料的许多性质和行为（如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等）都和晶面、晶向有密切的关系。
所以，为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。
为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
二晶向指数和晶面指数的确定1 晶向指数的确定方法三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。
(1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上。
(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)。
(3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。
(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。
图1 晶向指数的确定方法图2 不同的晶向及其指数当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。
若原点不在待标晶向上，那就需要选取该晶向上两点的坐标P(x1，y1，z1)和Q(x2，y2，z2)，然后将(x1-x2)，(y1-y2)，(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ，v ，w ，并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。
则[uvw ]为该晶向的指数。
显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。
若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反，如图3中[001]与[010]。
说明：a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。
晶面指数六方晶系的晶面指数标定
1°确定交点坐标，X轴：1/3、 Y轴：1、 Z轴：1/2 2°取倒数 3、1、2 3°消除分数 3、1、2 4°晶面指数（312）
0,0,1
练习
0,1,0
晶面指数（233）
1,0,0
常见的晶面指数
(110) (001) (010) (111)Fra bibliotek(100)
晶面指数的几点说明：
1°h,k,l 三个数分别对应于a,b,c三晶轴方向。
1°确定平面与晶胞三个坐标轴的交点坐标（平面不能通过原点） 2°取在三个坐标轴上截距的倒数。 3°消除分数，把它们化为互质的最小整数h、k、l。负数用上划 线表示。 4°用（）括起来，记为（hkl ）
0,0,1
0,1,0 1,0,0
1°确定交点坐标，X轴：1/2、 Y轴：1、 Z轴：1 2°取倒数 2、1、1 3°消除分数 2、1、1 4°晶面指数（211）
晶带定律：凡是属于[uvw]晶 带的晶面，它的晶面指数必须 符合hu＋kv＋lw＝0
O
晶面间距：是两个相邻的平行晶面间的垂直距离，通常 用dhkl 或 d 表示。
晶面间距是现代测试中一个重要的参数。在简单点阵中， 通过晶面指数（hkl）可以方便地计算出相互平行的一组 晶面之间的距离d。
正交（立方、四方、 斜方晶系）
•
由于等价晶面或晶向不具有类似的指数， 人们就无法从指数判断其等价性，也无法由 晶面族或晶向族指数写出它们所包括的各种 等价晶面或晶向，这就给晶体研究带来很大 的不便。为了克服这一缺点，或者说，为了 使晶体学上等价的晶面或晶向具有类似的指 数，对六方晶体来说，就得放弃三指数表示， 而采用四指数表示。
2°指数中某一数为“0”，表示晶面与相应的晶轴平行，例 如(hk0)晶面平行于c轴。因交点为，倒数为零。
立方晶格中晶面指数和晶向指数相同
在立方晶格中，晶面指数和晶向指数是用来描述晶体结构的两个参数。晶面指数表示晶体中晶面的数量，晶向指数表示晶体中晶向的数量。
在立方晶格中，晶面指数和晶向指数相同。这是因为，立方晶格中的晶面和晶向都是由六个正方体组成的，因此晶面指数和晶向Fra bibliotek数的值都是六。
例如，对于一个立方晶格，如果它的晶面指数为六，则说明这个晶体中有六个晶面；如果它的晶向指数为六，则说明这个晶体中有六个晶向。
在其他晶格结构中，晶面指数和晶向指数并不一定相同。例如，在六方晶格中，晶面指数是四，而晶向指数是八；在四方晶格中，晶面指数是三，而晶向指数是四。
晶面指数和晶向指数对于描述晶体结构非常重要，它们可以帮助我们了解晶体的物理性质和化学性质，并且可以帮助我们在工程应用中选择合适的材料。
晶面指数六方晶系的晶面指数标定
六方晶系一些晶面的指数
六方晶系晶向指数标定
采用4轴坐标时，晶向指数的确定原则仍同前述 晶向指数可用｛u v t w｝来表示，这里 u + v = - t。
六方晶系晶向指数的表示方法(c轴与图面垂直)
六方晶系中，三轴指数和四轴指数 的相互转化
三轴晶向指数(U V W) 四轴晶向指数(u v t w)
4-3 六方晶系指数表示
• 上面我们用三个指数 表示晶面和晶向。这 种三指数表示方法， 原则上适用于任意晶 系。对六方晶系，取 a， b，c 为晶轴，而 a 轴 与 b 轴的夹角为120°， c 轴与 a，b 轴相垂直， 如右图所示。
• 但是，用三指数表示六方晶系的晶面和晶向 有一个很大的缺点，即晶体学上等价的晶面 和晶向不具有类似的指数。这一点可以从上 图看出。图中六棱柱的两个相邻表面（红面 和绿面）是晶体学上等价的晶面，但其密勒 指数（Miller Indices）却分别是 (110) 和(100)。 图中夹角为 60°的两个密排方向 D1 和 D2 是 晶体学上的等价方向，但其晶向指数却分别 是[100]和[110]。
O
●
Y
X
Z
练习
●
O X
Y
晶向符号 [221] [001] [111]
● ●
常见的晶向指数
●
O
●
[010]
[100]
4、晶带、晶面间距和晶面夹角
晶带：在晶体结构和空间点阵中平行于某一轴向的所有
晶面属于同一晶带。
• 同一晶带中包含不同的晶面，这些晶面的交线互相平行。 • 晶带由所平行的轴向的晶向指数表示。 [001]晶带包含的晶面有： （100）、（010）、（110）、 （110）、（120）等晶面 [001]
晶向指数和晶面指数
晶向指数和晶面指数为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
1.晶向指数晶向指数的确定步骤如下：1)以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x, y , z, 以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。
2)过原点O作一直线OP，使其平行于待定晶向。
3)在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标值。
4)将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加以方括号，[u v w]即为待定晶向的晶向指数。
2.晶面指数晶面指数标定步骤如下：1)在点阵中设定参考坐标系，设置方法与确定晶向指数时相同；2)求得待定晶面在三个晶轴上的截距，若该晶面与某轴平行，则在此轴上截距为无穷大；若该晶面与某轴负方向相截，则在此轴上截距为一负值；3)取各截距的倒数；4)将三倒数化为互质的整数比，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，记为( h k l )。
晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。
另外，在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{h k l}表示，它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。
3. 六方晶系指数六方晶系的晶向指数和晶面指数同样可以应用上述方法标定，这时取a1，a2，c为晶轴，而a1轴与a2轴的夹角为120度，c轴与a1，a2轴相垂直，如图2.13所示。
但这种方法标定的晶面指数和晶向指数，不能完全显示六方晶系的对称性，为了更好地表达其对称性，根据六方晶系的对称特点，对六方晶系采用a1，a2，a3及c四个晶轴，a1，a2，a3之间的夹角均为120度，这样，其晶面指数就以(h k i l)四个指数来表示。
根据几何学可知，三维空间独立的坐标轴最多不超过三个。
前三个指数中只有两个是独立的，它们之间存在以下关系：i ＝－ ( h + k ) 。
采用4轴坐标时，晶向指数的确定原则仍同前述（见图2.14），晶向指数可用｛u v t w｝来表示，这里 u + v = - t。
晶面指数六方晶系的晶面指数标定
晶向指数的确定方法
1°在相互平行的结点直线中引出一条过原点的结点直线 2°在该直线上选出距原点最近的结点，确定其坐标 3°消除分数，把它们化为互质的最小整数。负数用上划 线表示。 4°用[ ] 括起来，记为[uvw]
Z
确定距原点最近的结点坐标1/2, 1, 0 消除分数为1、2、0 晶向指数 [120]
三轴晶面指数(h k l) 四轴晶向指数(h k i l)
i ＝－ ( h + k ) 。
晶带定律：凡是属于[uvw]晶 带的晶面，它的晶面指数必须 符合hu＋kv＋lw＝0
O
晶面间距：是两个相邻的平行晶面间的垂直距离，通常 用dhkl 或 d 表示。
晶面间距是现代测试中一个重要的参数。在简单点阵中， 通过晶面指数（hkl）可以方便地计算出相互平行的一组 晶面之间的距离d。
正交（立方、四方、 斜方晶系）
常见的晶面指数
(110) (001) (010) (111)
(100)
晶面指数的几点说明：
1°h,k,l 三个数分别对应于a,b,c三晶轴方向。
2°指数中某一数为“0”，表示晶面与相应的晶轴平行，例 如(hk0)晶面平行于c轴。因交点为，倒数为零。
3° (hkl）中括号代表一组互相平行、面间距相等的晶面。
练习
0,1,0
晶面指数（233）
1,0,0
常见的晶面指数
(110) (001) (010) (111)
(100)
晶面指数的几点说明：
1°h,k,l 三个数分别对应于a,b,c三晶轴方向。
2°指数中某一数为“0”，表示晶面与相应的晶轴平行，例 如(hk0)晶面平行于c轴。因交点为，倒数为零。
3° (hkl）中括号代表一组互相平行、面间距相等的晶面。
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3）由O点向P点引矢量，即可画出相应晶向。
1-2 晶体学基础
4. 晶向族 晶向族：原子的排列状况 完全相同的所有 晶向。
晶向族的表示方法：<u v w>
1-2 晶体学基础
(四) 六方晶系的晶面指数和晶向指数
1. 晶面指数
1）以晶胞的某一阵点O为坐标原点，过原点O的三个棱 边为坐标轴x、y、z；
2）求得待定指数晶面在三个坐标轴上的截距； 3）取各截距的倒数； 4）将三倒数化为互质的整数，并加上圆括号，即表示 该晶面的指数，记为（h k l）。
1-2 晶体学基础
（2）已知晶面指数确定其标示的晶面 确定步骤：
1）在晶胞中确定坐标原点O，以过原点O的三个棱边为 坐标轴x、y、z；
1-2 晶体学基础
一、空间点阵和晶胞 （一）空间点阵
空间点阵 阵点 晶格 结点
1-2 晶体学基础
（二）晶胞 1.概念：点阵中具有
代表性的基本单元 （最小平行六面体）
1-2 晶体学基础
2. 晶胞的选取原则 (1) 选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性； (2) 平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； (3) 当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目
棱间夹角：、、
1-2 晶体学基础
（三）晶系和布拉菲点阵 1. 晶系（七个）
晶系
棱边长度及夹角关系
三斜 单斜 正交 六方 菱方 四方 立方
a≠b≠c, ≠≠≠90 a≠b≠c, ==90≠ a≠b≠c, == =90 a=b≠c, ==90, =120 a=b=c, ==≠90 a=b≠c, == =90 a=b=c, ===90
1-2 晶体学基础
（三）晶向与晶向指数 1. 晶轴：两个以上原子所构成的直线。 2. 晶向：两个以上原子所构成的原子列的方向。 3. 晶向指数及其表示方法
通常也采用密勒指数（Miller Index）来标定晶 向指数
1-2 晶体学基础
（1）已知晶向标定其晶向指数 标定步骤：
1）以待定晶向的始点O为坐标原点，过原点O的三个棱 边为坐标轴x、y、z；
应最多； (4) 在满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。
1-2 晶体学基础
3. 晶胞的分类 简单晶胞：只在平行六面体的八个顶角上有 阵点。 复合晶胞：除在平行六面体顶角位置含有阵 点外，在体心、面心、底心等位 置上亦存在阵点。
1-2 晶体学基础
4. 点阵参数 棱边边长：a、b、c（称
为点阵常数或晶格常 数）
对晶向指数，三轴指数[UVW]与四轴指数[uvtw]之间的互 换关系为：
U ut V vt W w
u 1 (2U V ) 3
v 1 (2V U ) 3
t (u v)
w W
1-2 晶体学基础
(五) 晶带与晶带定律 1. 晶带：所有平行或相交于
同一直线的晶面。 2. 晶带定律：晶带轴[u v w]
与该晶带的晶面(h k l) 之间存在以下关系：
hu kv lw 0
1-2 晶体学基础
3. 晶带定律的推论
1）已知两个不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），则 其所属晶带轴[uvw]可以从下式求得： u : v : w k1 l1 : l1 h1 : h1 k1 k2 l2 l2 h2 h2 k2
1-2 晶体学基础
不同的晶体结构类型属于相同的空间点阵
•
Cu晶体
NaCl晶体
CaF2晶体
1-2 晶体学基础
相似的晶体结构类型属于不同的空间点阵
Cr晶体
CsCl晶体
1-2 晶体学基础
思考题： 说明为何十四种布拉菲点阵中不存在底心
四方点阵和面心四方点阵？
1-2 晶体学基础
二、原子坐标、晶面指数和晶向指数 （一）原子（阵点）坐标
晶系 三斜 单斜
正交
布拉菲点阵
简单六方
简单菱方
简单四方 体心四方 简单立方 体心立方 面心立方
晶系 六方 菱方 四方
立方
1-2 晶体学基础
1-2 晶体学基础
1-2 晶体学基础
（四）晶体结构与晶体点阵 晶体结构：晶体中实际质点
（原子、离子或 分子）的具体排 列情况
1-2 晶体学基础
晶体点阵：晶体中实际原 子、离子或分 子中心的具体 排列情况
2）取各晶面指数的倒数，即可得到该晶面在三个坐标轴 上的截距；
3）根据三个截距确定该晶面与三个坐标轴的交点， 将 三个交点依次用直线连接起来，即可画出相应晶面。
1-2 晶体学基础
3. 晶面族与同一晶面
晶面族：原子的排列状况完全相同，只是空间位向不同 的所有晶面。
晶面族的表示方法：{h k l}
同一晶面：原子的分布状况完全相同，空间位向也相同 的所有晶面。
原子坐标的表示方法： P点坐标可表示为 [[x, y, z]]或[[x y z]]
1-2 晶体学基础
（二）晶面与晶面指数 1. 晶面
不在同一直线上的三个以上原子所构成的平面。 2. 晶面指数及其表示方法
通常采用密勒指数（Miller Index）来标定晶面 指数。
1-2 晶体学基础
（1）已知晶面标定其晶面指数 标定步骤：
采用四轴指数表示，
[11 23]
即（h k i l），其中
i = - (h + k)
1-2 晶体学基础
2. 晶向指数 采用四轴指数表示， 即[u v t w]，其中： t = - (u + v)
1-2 晶体学基础
3. 三轴指数与四轴指数间的换算
对晶面指数：从四轴指数（hkil）转换成三轴指数（hkl） 时，只要去掉 i 即可，反之则直接加上 i = - (h + k) 。
举例
K2CrO7 -S、CaSO42H2O -S、Ga、Fe3C Zn、Cd、Mg、NiAs As、Sb、Bi -Sn、TiO2 Fe、Cr、Cu、Ag、Au
1-2 晶体学基础
2. 布拉菲点阵（十四种）：每个阵点的周围环境相同
布拉菲点阵
简单三斜
简单单斜
底心单斜
简单正交 底心正交 体心正交 面心正交
2）在待定指数晶向上选取距原点O最近的一个阵点P，确 定P点的3个坐标值；
3）将3个坐标值化为最小整数u、v、w，并加上方括号， 即表示该晶向的指数，记为[u v w] 。
1-2 晶体学基础
（2）已知晶向指数确定其标示的晶向 确定步骤：
1） 在晶胞中确定坐标原点O，以过原点O的三个棱边为 坐标轴x、y、z；