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第13次开课
开课时间: 2025年09月01日 ~ 2025年12月31日
学时安排: 3-5小时每周
距离开课还有 37 天 已有 26 人参加
立即参加
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课程评价(100)
spContent=结晶学,也称晶体学,是研究晶体的一门自然科学。历史上,结晶学曾是矿物学的分支,是伴随对天然矿物的研究而发展起来的。随着科学技术的发展和人类知识水平的提高,人们发现晶体的分布大大超出了矿物学的范畴。目前结晶学已成为固体物理、化学、材料学等多个学科的理论基础,并发展成为一门独立学科。
结晶学,也称晶体学,是研究晶体的一门自然科学。历史上,结晶学曾是矿物学的分支,是伴随对天然矿物的研究而发展起来的。随着科学技术的发展和人类知识水平的提高,人们发现晶体的分布大大超出了矿物学的范畴。目前结晶学已成为固体物理、化学、材料学等多个学科的理论基础,并发展成为一门独立学科。
—— 课程团队
课程概述

结晶学的研究内容包括晶体的宏观形态、化学组成、内部结构、物理性质、生成和变化,以及它们之间的相互关系,其分支学科包括几何结晶学、晶体化学、晶体结构学、晶体物理学和晶体生长学等。


本课程重点介绍几何结晶学的有关内容,还将介绍部分晶体化学、晶体结构学以及晶体生长学的基本知识。


通过本课程,学习者将系统掌握结晶学的基础理论、基本知识和基本技能,能够分析晶体宏观形态的对称性、进行晶体定向和确定晶面符号、单形符号及名称,熟悉晶体微观结构的对称规律和晶体化学的基本原理,理解晶体宏观对称、微观对称与晶体形态、物理化学性质的相互关系,能用所学理论知识分析和解释矿物学的有关现象。


本课程的学习将为地球科学中的矿物学、晶体光学、岩石学、矿床学、地球化学等课程打下坚实的理论基础,同时也可以为诸如宝石学、结构化学、固体物理学、材料学、冶金学,甚至生物学等多个学科提供重要的专业基础。


结晶学具有空间性强、逻辑性强、实践性强的特点,需要运用数学、物理和化学的有关知识才能有效理解和分析晶体问题,并需要通过大量实践操作才能达到对结晶学知识的掌握和应用。

授课目标

使学生理解并掌握晶体对称的基本理论和基础知识,学会分析晶体宏观形态的对称性,能够进行晶体定向和确定晶面符号、单形符号及名称,以及学会聚形分析和双晶分析;熟悉晶体微观结构的对称规律和晶体化学的基本原理,理解晶体宏观对称、微观对称与晶体形态、物理化学性质的相互关系,能用所学理论知识分析和解释矿物学的有关现象。 

课程大纲

第一章 晶体及其基本性质

§1.1 什么是结晶学?

§1.2 晶体、非晶体与准晶体

§1.3 空间格子

§1.4 晶体的基本性质

第一章 晶体及其基本性质 单元测试

找一找身边的晶体

第二章 晶体生长的基本规律

§2.1 晶体的形成方式

§2.2 晶体的生长

§2.3 晶面的发育

§2.4 影响晶体生长的外部因素

第二章 晶体生长的基本规律 单元测试

第三章 晶体的测量与投影

§3.1 面角守恒定律与晶体的测量

§3.2 晶体的球面投影与坐标

§3.3 晶体的极射赤平投影

§3.4 吴氏网及其应用

实习一 晶体的投影与测量

第三章 晶体的测量与投影 单元测试

第四章 晶体形态的宏观对称

§4.1 晶体对称的概念与特点

§4.2 宏观对称要素和对称操作

实习二:晶体的宏观对称(一)

§4.3 对称要素组合定理

§4.4 对称型及其推导

§4.5 晶体的对称分类

实习三:晶体的宏观对称(二)

第四章 晶体形态的宏观对称 单元测试

看一看生活中的对称

第五章 晶体定向与晶体符号

§5.1 晶体定向和晶体几何常数

§5.2 各晶系晶体的定向方法

§5.3 对称型的国际符号

实习四:晶体的定向与国际符号-三轴定向

实习五:晶体的定向与国际符号-四轴定向

§5.4 晶面符号与晶棱符号

§5.5 整数定律与晶带定律

实习六:晶面符号与晶棱符号

第五章 晶体定向与晶体符号 单元测试

第六章 晶体的理想形态

§6.1 单形和单形符号

§6.2 单形的推导

§6.3 结晶单形与几何单形

§6.4 单形的分类

实习七:单形认识与单形符号

§6.5 聚形分析

实习八:聚形分析

第六章 晶体的理想形态 单元测试

第七章 晶体的规则连生

§7.1 平行连晶

§7.2 双晶(孪晶)和双晶要素

§7.3 双晶的类型及成因

§7.4 浮生与交生

实习九:晶体的规则连生

第七章 晶体的规则连生 单元测试

第八章 晶体结构的几何理论

§8.1 平行六面体

§8.2 十四种布拉维格子

§8.3 空间格子中点的坐标和行列、面网的符号

§8.4 晶体内部结构的对称要素

§8.5 空间群

§8.6 等效点系

实习十:晶体结构的对称要素

第八章 晶体结构的几何理论 单元测试

第九章 晶体化学简介

§9.1 球体紧密堆积原理

§9.2 配位数与配位多面体

§9.3 化学键与晶格类型

§9.4 典型结构

实习十一:球体紧密堆积和典型结构分析

§9.5 类质同像

§9.6 同质多像

§9.7 多型

§9.8 有序-无序

第九章 晶体化学简介 单元测试

展开全部
预备知识

数学中的立体几何、三角函数等;化学中的原子、离子的性质、化学键及其与物理性质的关系等。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料


  1. 刘养杰,《结晶矿物学》,西安:西北大学出版社,2009
  2. 赵珊茸,《结晶学及矿物学》(第二版、第三版),北京:高等教育出版社,2017
  3. 李胜荣,《结晶学与矿物学》. 北京:地质出版社,2008
  4. 秦善,《晶体学基础》. 北京:北京大学出版社,2004
  5. 罗谷风,《结晶学导论(第三版)》. 北京:地质出版社,2015
  6. 李国昌,王萍,《结晶学教程(第2版)》. 北京:国防工业出版社,2014
常见问题

1、《结晶学》是矿物学、材料学、宝石学等多个学科的理论基础,由于不同学科对结晶学知识体系的侧重点有所不同,因此不同专业的学习者可按照实际需求,重点选择本课程的有关章节学习即可。


2、本课程中的绝大部分图片、晶体3D模型和动画素材由课程团队创作,如需引用请联系课程团队索取源文件。


3、在本期课程开课之前,感兴趣的学习者可先加入第12期课程以了解相关内容。


4、关注课程团队的微信公众号“矿物晶体百宝箱”,获取更多有趣的矿物结晶学知识,还可以随时向AI助教提问。

西北大学
5 位授课老师
康磊

康磊

副教授

刘良

刘良

教授

陈丹玲

陈丹玲

教授

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