VẬT LÍ TINH THỂ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC HỌC VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN TRỌNG CÔNG LÊ THỊ HỒNG CẨN NGUYỄN TRẦN THẢO DUNG ĐỔ MẠNH ĐẠT RƠMAH GIANG Giảng viên hướng dẫn Học viên thực hiện PGS.TS Trương Minh Đức Trần Trọng Công Lê Thị Hồng Cẩn Nguyễn Trần Thảo Dung Đỗ Mạnh Đạt Rơ mah Giang 4.1 Tính cát khai hay tính dễ tách tinh thể NỘI DUNG 4.2 Ðộ cứng 4.3 Tính dẫn nhiệt 4.4 Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện 4.5 Quang tính TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG 4.1 Tính cát khai hay tính dễ tách tinh thể Định nghĩa: Tính cát khai tinh thể khả vỡ hay tách theo mặt tác dụng lực học Phân loại: Tùy theo mức độ dễ tách người ta phân làm loại: - Cát khai hoàn toàn: khoáng vật dễ bị tách theo phương định thành lớp mỏng mica, clorite - Cát khai hoàn toàn: lấy búa đập nhẹ lên khoáng vật, chúng bị tách mảnh nhỏ giống tinh thể mẹ, mặt cát khai tương đối nhẵn VD: galen, canxit - Cát khai trung bình: bị tác dụng lực khó tách thành mặt phẳng định Trên mặt mảnh vụn khoáng vật vừa thấy có mặt cát khai vừa thấy có vết vỡ, mặt cát khai không liên tục VD: pyroxen, amphibon - Cát khai không hoàn toàn: khó nhìn thấy mặt cát khai, đại phận vết vỡ VD: Ôlivin - Cát khai không hoàn toàn: thực tế cát khai, trường hợp đặc biệt phát mặt cát khai VD: thạch anh Đặc điểm: Tinh thể chất bị tách theo mặt mica , thạch cao; theo mặt amfibol, pyrôxen; theo mặt halit, canxit Mức độ cát khai theo mặt khác khác Ôlivin: [Mg,Fe]2SiO4 nhóm nesosilicat phổ biến, đá magma nhiệt độ cao Nguyên tử oxy nesosilicat xếp chặt theo luật sáu phương …ABABAB… theo hướng [100]; khiến cho olivin có tỉ trọng độ cứng tương đối cao, có cát khai (010) (100) Cấu trúc tinh thể ôlivin Mica Mica tên gọi chung cho khoáng vật dạng thuộc nhóm silicat lớp bao gồm loại vật liệu có mối liên kết chặt chẽ, có tính cát khai hoàn toàn Tất chúng có cấu trúc tinh thể thuộc hệ phương có xu hướng tinh thể giả hệ sáu phương có thành phần hóa học tương tự Tính cát khai cao tính chất đặc trưng mica, điều giải thích xếp nguyên tử dạng lục giác chồng lên Pyrôxen: nhóm khoáng vật quan trọng Nó thành phần nhiều loại đá tạo thành nhiệt độ cao Ðó silicat có thành phần khác đáng kể điôpsit, enstatit Canxit CaCO3 Cát khai hoàn hảo mặt [1011] theo hướng với góc 74° 55' Đặc điểm: Khả cát khai có quan hệ chặt chẽ với đặc điểm cấu trúc tinh thể Bravais người cắt nghĩa tượng Phát triển lý thuyết mạng tinh thể, ông giả thiết mặt cát khai thường song song với mặt mạng có mật độ hạt lớn nhất, mặt mạng thường cách khoảng lớn Tuy nhiên cách giải thích giản đơn cho tượng cát khai với trường hợp không phức tạp, ví dụ graphit 4.4 Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện 4.4.3 Tính sắt điện Sự xê dịch tương đối ion O2- Li4+ theo hướng cho tất ô mạng sở miền thể tích định hợp chất Các chất sắt điện có số điện môi cao tần số điện trường tương đối thấp, ví dụ, nhiệt độ phòng số điện môi BaTiO3 thể cao tới 5000 Do tụ điện chế tạo vật liệu có kích thuớc nhỏ nhiều so với tụ điện làm vật liệu điện môi khác - Dựa vào ba tính chất ta xác định định tính tính đối xứng tinh thể, đồng thời dự đoán độ bền vững tinh thể 4.5 QUANG TÍNH 4.5.1 Quang tính gì?  Quang tính tính chất quang học tinh thể vật rắn, ánh sáng truyền qua tinh thể theo tính đẳng hướng hay dị hướng  Tính chất quang học tinh thể liên quan đế tính đối xứng cấu trúc tinh thể 4.5 QUANG TÍNH 4.5.2 Phân loại tính chất quang học vật rắn  Về tính chất quang học vật rắn phân làm nhóm lớn: Chất đẳng hướng quang học chất dị hướng quang học Tinh thể thuộc hệ lập phương chất vô định hình thuộc nhóm đẳng hướng quang học  Trong môi trường đẳng hướng, sóng ánh sáng truyền theo phương khác với vận tốc  Tinh thể hệ lục phương, tứ phương, tam phương, trực thoi, nghiêng, ba nghiêng dị huớng quang học  Trong môi trường dị hướng quang học, tốc độ truyền sóng ánh sáng khác theo phương khác  4.5 QUANG TÍNH 4.5.3 Qui luật truyền ánh sáng 4.5 QUANG TÍNH 4.5.3 Qui luật truyền ánh sáng Những vật thể đẳng hướng quang học (tinh thể hạng cao:hệ lập phương, chất vô định hình) có đại lượng chiết suất  Với tinh thể hạng trung (hệ trực thoi, nghiêng, ba nghiêng) hạng thấp (hệ lục phương, tứ phương, tam phương) có khác Một tia sáng chiếu vào chúng, nói chung thường tách thành tia khúc xạ  4.5 QUANG TÍNH Hiện tượng lưỡng chiết * - Là tượng chiếu ánh sang tới mặt phân cách hai môi trường xảy khúc xạ kép hay tượng lưỡng chiết.Hiện tượng thể rõ tinh thể canxit suốt Tốc độ sóng khúc xạ chênh lớn nên ứng với góc khúc xạ lệch khỏi nhiều Khi nhìn qua tinh thể canxit ta thấy nét chữ thành *- Hai tia khúc xạ truyền tinh thể với tốc độ khác nhau, sóng tương ứng với tia phân cực có phương dao động vuông góc với vuông góc với phương truyền sóng 4.5 QUANG TÍNH  Sự khác tinh thể hạng trung hạng thấp Ở tinh thể hạng trung có trục quang học, nghĩa có phương mà ánh sáng truyền theo phương không bị lưỡng chiết,còn theo phương khác bị tách thành tia, tia thường (tuân theo định luật khúc xạ phản xạ Ðề các) tia bất thường.Trục quang học trùng với trục đối xứng bậc cao tinh thể  Ở tinh thể hạng thấp có trục quang học, nghĩa có phương mà ánh sáng truyền theo không bị lưỡng chiết, theo phương khác bị tách thành tia tia bất thường  4.5 QUANG TÍNH 4.5.4 Ý nghĩa quang tính - Khi nghiên cứu tính chất Lưỡng suấttinh cao thể hoặcphụ quang chiếu học cao dấuxứng hiệu cao để phát thuộc vàocoi tínhlàđối hay khoáng cấuđótrúc thấp tinh thể,vật dựacóvào có mạch thể dễhoặc dànglớp dự đoán biểu tinh thể ánh sáng phân cực - Một số cấu trúc chứa khuyết tật chiếu ánh sáng vào phát màu sắc để từ ta khắc phục trình chế tạo vật liệu Hình 3.12: Tinh thể thạch anh TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG BÀI BÁO CÁO Câu hỏi 1: Trong phương pháp đo độ cứng tinh thể phương pháp đo phương pháp tối ưu nhất? TRẢ LỜI Sau nghiên cứu tìm hiểu phương pháp đo độ cứng phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng Tuy nhiên, phương pháp phương pháp đo độ cứng Rockwell có ưu hẳn phương pháp khác phương pháp đo độ cứng cách tác động làm lõm vật thử với đầu thử kim cương hình nón bi thép cứng nên chọn mũi đo phù hợp loại vật liệu cần đo khác (tức phương pháp xem tổng hợp ba phương pháp Brinell (có mũi thử viên bi thép hình cầu), phương pháp Vicker Knoop (có mũi thử hình chóp)), vết lõm phương pháp thử Rockwell thương nhỏ, chi tiết sau nhiệt luyện thử độ cứng phương pháp mà không bị hư hại Kiểm tra độ cứng theo phương pháp Rockwell cho kết nhanh xác TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG BÀI BÁO CÁO Các thiết bị đo độ cứng Rockwell có công suất phát lực thử tới 103N (100kg) có khả tạo điểm lõm vật liệu thử Bên cạnh ưu điểm phương pháp phương pháp nhược điểm phương pháp cho phương pháp đo tối ưu phương pháp đo trình bày TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG BÀI BÁO CÁO Câu hỏi 2: Tại có khác nhiệt dẫn nhiệt theo trục? TRẢ LỜI Có khác biệt dẫn nhiệt theo trục khác ô sở tinh thể hạng trung độ dài cạnh không a = b ≠ c, nghĩa khoảng cách nguyên tử theo trục khác mà dẫn nhiệt việc truyền lượng nhiệt phân tử lân cận chất chênh lệch nhiệt độ nên truyền nhiệt trục khác tinh thể hạng trung tính đẳng hướng Vì vậy, khoảng thời gian dẫn nhiệt trục không giống nên mặt đẳng nhiệt có dạng hình elipxoit hình cầu tinh thể có mức đối xứng hạng cao KẾT LUẬN Học phần vật lý tinh thể cung cấp cho học viên kiến thức chung nhất, về: kiến trúc tinh thể, cấu trúc tinh thể, tính đa hình đồng hình, tinh chất vật lý thông thường tinh thể tính cát khai, độ cứng, tính dẫn nhiệt, tính áp điện, hỏa điện, diện quang tính v.v…của vật rắn Tính chất vật lý tính chất quan trọng vật thể Với trình nghiên cứu lâu dài, nhà khoa học hệ thống mối liên hệ tính chất vật lý cấu trúc tinh thể Mỗi cấu trúc tinh thể thể tính chất vật lý mức độ riêng Khi nghiên cứu vật liệu mới, người ta dựa vào tính chất vật lý mà thể bên để đoán biết cấu trúc bên Từ xa xưa, người tìm khoáng vật, họ mong muốn sử dụng chúng vào việc làm lợi cho Điều có nghĩa họ cần phải hiểu rõ cấu trúc tính chất vật lý, hóa học chúng Vậy nên, muốn sử dụng vật thể tự nhiên vào chế tạo dụng cụ thực tế nào, người bỏ qua hay xem thường tính chất vật lý chúng Các tính chất vật lý thông thường tinh thể trình bày công cụ hỗ trợ để nhà khoa học tìm hiểu cấu trúc bên vật thể, từ biết cách sử dụng vật thể vào mục đích định KẾT LUẬN Hiện nay, khoáng vật tự nhiên ngày cạn kiệt, người tìm cách chế tạo vật liệu nhân tạo (ví dụ: kim cương, thạch anh, graphit,…) để phục vụ cho sản xuất nghiên cứu Sự hiểu biết tính chất vật lý cụ thể góp phần tích cực vào qua trình Ngoài tính chất trên, phạm vi nghiên cứu môn học nên cò số tính chất khác không nhắc đến Mặc dù cố gắng hạn chế kiến thức thời gian nên viết chắn thiếu sót Kính mong thầy bạn góp ý bổ sung để tiểu luận nhóm hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Thầy, anh chị bạn theo dõi! Trở lại trang đầu [...]... GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.1 Đặc điểm của độ cứng Ðộ cứng của tinh thể là mức độ đề kháng của nó đối với các tác dụng cơ học Ðộ cứng của một chất liên quan với khả năng bề mặt của nó chống lại tác động mài; chất bị mài mòn khi lực liên kết bị phá huỷ -Ðộ bền vững của lực liên kết trong mạng tinh thể. .. thể -Độ cứng phụ thuộc vào khoảng giữa các mặt mạng Khoảng cách nhỏ thì độ cứng lớn Ví dụ: Tinh thể kim cương có độ cứng rất cao TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.1 Đặc điểm của độ cứng Trong cấu trúc tinh thể, sự sắp xếp nguyên tử theo các hướng khác nhau thường không giống nhau;... hướng), nhưng thường không nhiều Ví dụ: khoáng vật disten Al2SiO5 có độ cứng trên mặt (100) thay đổi từ 4 dến 7 tuỳ thuộc vào hướng TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.1 Đặc điểm của độ cứng - Độ cứng của tinh thể còn phụ thuộc vào độ chặt sít nguyên tử trong tinh thể Ví dụ: CaCO3:... vết lõm (mm) TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể Sự khác nhau giữa đơn vị N và Kgf(kG) Lực ký hiệu là N là một đại lượng vật lý biểu thị sựEquivalent tương tác giữa Quantity Name Symbol Multiples các vật, làm thay đổi trạng chuyển động của các vật 2 Newton 2 N 1 N =1kgm/s 1 N = 0.101972... γ=120° Thạch anh, canxit α=γ=90°, β≠90° thạch cao α≠β≠γ≠90° Anorthit, albit, kyanit a=b≠c Hệ tinh thể mộ a≠b≠c t nghiêng Hệ tinh thể ba a≠b≠c nghiêng Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.1 Đặc điểm của độ cứng 2 ĐỘ CỨNG CỦA TINH THÊ 2.2 Các phương pháp đo độ cứng 2.2.1 Phương pháp xác định gần đúng theo thang Mohs... chảy của vật liệu càng thấp Thông thường có thể chọn như sau : + Với kim loại đen và hợp kim đen : HB = 140 ÷ 450 chọn 10s HB < 140 chọn 30s + Với kim loại màu và hợp kim màu : HB = 31,8 ÷ 130 chọn 30s HB = 8 ÷ 35 chọn 60s TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.2.2 Phương pháp Đo Độ... GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.2.1 Phương pháp xác định gần đúng theo thang Mohs - Là phương pháp dùng để xác định độ cứng của các vật liệu dạng khoáng, trên cơ sở dựa vào bảng thang độ cứng Morh bao gồm 10 khoáng vật mẫu được sắp xếp theo mức độ cứng tăng dần Muốn tìm độ cứng của một loại vật liệu... GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.2.2 Phương pháp Đo Độ cứng BRINELL 2.2.2.2 Phương pháp Đo Độ cứng BRINELL Thời gian tác dụng tải trọng cũng ảnh hưởng đến kết quả đo nên cũng chọn cho phù hợp Thời gian này phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đo Thời gian cài đặt tải càng tăng nếu nhiệt độ chảy của vật. .. chỉ có nghĩa là 1 khoáng nào đó có thể vạch được tất cả các khoáng vật xếp dưới nó trong thang độ cứng và ngược lại, sẽ bị các khoáng vật xếp trên nó vạch được Hai khoáng vật có cùng độ cứng sẽ vạch được lẫn nhau TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.2.1 Phương pháp xác định gần đúng... bởi HB và số đo VD : HB350 + Nếu đo ở các điều kiện khác thì phải ghi đầy đủ các thông số của phép đo VD : HB10/750/30/150 có nghĩa là mẫu đo có độ cứng Brinell là 150 được đo với bi đường kính 10mm, tải trọng là 750kG và thời gian đặt tải là 30s TRẦN THẢO DUNG – RƠMAH GIANG Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể và mối liên quan giữa chúng với tính chất đối xứng hoặc cấu trúc của tinh thể 2.2.2