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首先这两种指数都是表征晶面的一种方式,

密勒指数 是借助晶胞基矢

为单位矢量,一般用一组互质的
表征晶面;

晶面指数 借助原胞基矢

为单位矢量,一般用一组互质的
表征晶面;

衍射面指数/衍射峰指数 这个指数在XRD中使用,是密勒指数的整数倍,这里不赘述,可以参考下面这个回答

你不学固体物理吗:布拉格衍射峰的命名规则是怎样的?比如衍射峰(211)或者衍射峰(002)表示什么意思?​www.zhihu.com

很明显晶面指数表征过程中不会漏掉任何一个晶面,而密勒指数由于格矢量的整系数却会漏掉一些晶面(如在面心立方、体心立方中)。对于科研工作者,晶胞基矢

在直角坐标系中是更常用的表达,方便是方便,但是表征晶面也会出现问题,例如面心立方的(110)方向晶面间距计算有问题。

对于面心立方晶格,密勒指数为(100)和(001)的面,其面指数分别为(101)和(110)。相同的指数,不同的参考坐标系,晶面一般不同,面间距也有差别。因此,两种表征下的晶面间距会有所不同,相应晶面原子数密度也会有所不同。

因此,前人总结了一种更为方便的表达:在用密勒指数表达晶面时增加一个修正系数即可。

两种面指数下的晶面间距结论:

  • 晶面指数
    表达下的面间距:

  • 密勒指数
    表达下的面间距:

,
值需进一步讨论。

可经过数学推导得到

,因此这两种表达方式等价,均可毫无遗漏的表达所有晶面。

群答疑记录补充(仅针对考试)2020.7.25:

问:为什么我和别人算的面间距结果和别人的不一样?

答:排除算错的情况,大概率因为你们一个把题目中给的指数默认了密勒指数

,一个默认面指数

再问:题目中并未指定哪种指数啊,像这个题目:

面心立方的 Cu 单晶(晶格常数
)的 X 射线衍射图(X 射线波长
)中,为什么不出现(100),(422),(511)衍射线?
摘自中科院/中科大1997年研究生招生考试809固体物理,一、3、

(该题目有详细解答:

https://zhuanlan.zhihu.com/p/198962255​zhuanlan.zhihu.com

答:题目里好多时候根本不指定的情况确实存在,包括考研题,本科期末试题,可能是题目的疏漏,按道理是应该指定的。当然也可能是考研题是回忆的,不精确。
另外,科研论文中比较常用的是密勒指数表达晶面,因为密勒指数是晶胞的单位矢量系数,坐标系使用起来更方便些。
面指数是原胞单位矢量系数,坐标系往往并不两两垂直,使用不方便,但是按部就班的计算毫不疏漏。实在没有指定,而且你正在面临考试,就默认密勒指数吧!

顺便总结一下公式吧!考研党可以直接拿来用啊

1、面指数

下的晶面间距:

1.1、对于面心立方:

1.2、对于体心立方:

1.3、对于六角晶格:

2、密勒指数

下的面间距:

2.1、对于面心立方:

均为奇数;

其他。

2.2、对于体心立方

偶数

其他。

2.3、对于六角晶格:

对于这种晶胞原胞都只包含一个基元时,基矢选取相同,自然面间距指数具有相同的对应关系。面心、体心立方分别含有4个、2个基元,因此基矢选取不同,导致了两种指数与晶面不同的对应关系。

如想进一步了解正交晶系、体心四方的密勒指数分析可看参考文献[3].

2020.7.25 补充到此为止!

两种指数的联系(不必掌握):

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如图面心立方晶胞基矢量

,原胞基矢

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两种指数具体关系分析过程如下:

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历年真题中,两种表征下的面间距、晶面原子数密度计算都有出现过。因此,各位同学解题前一定要认清题中要求的表征方式。

具体的晶面间距推导计算见以下参考文献:

密勒指数与晶面指数间的关系_尹庆.pdf
915.7K
·
百度网盘

以及立方晶系晶面间距的推导与结论:

立方晶格晶面间距的计算_屈盛(1).pdf
303.4K
·
百度网盘

欢迎科大、科院、上科大考研固体物理的交流学习

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参考文献:

[1]尹庆.密勒指数与晶面指数间的关系[J].江汉大学学报,1992(03):1-6.

[2]屈盛,杨留方,刘涵哲,马雄韬,王玉林.立方晶格晶面间距的计算[J].云南民族大学学报(自然版), 2015, 24(04): 346-348.

[3]吴英凯.以密勒指数(hkl)标志的晶面族面间距公式[J].大学物理,1991(10):7-9+14.

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