晶体溶化和凝固图像分析 AB BC CD EF 各段表示什么过程 ？

晶体熔化凝固图像 非晶体熔化图像

图中AD是晶体熔化曲线图，晶体在AB段处于固态，在BC段是熔化过程，吸热，但温度不变，处于固液共存状态，CD段处于液态；而DG是晶体凝固曲线图，DE段于液态，EF段落是凝固过程，放热，温度不变，处于固液共存状态，FG处于固态

判断某物质是否为晶体，首先要满足定义：内部粒子排列有周期性、外形具有规则的几何形状(棱角分明)、属于纯净物、具有固定熔沸点、物理性质上具有各向异性等。

高中接触的盐酸、石蜡、碱石灰这些混合物都不是晶体。

晶体是固态物质的区分概念！常温下以气体形式存在的物体，在固态时都是分子晶体。如CO2、O2、N2、NxOy、CO、H2、X2、HX(X代表卤素原子)、H2S、NH3、OF2、稀有气体等。

现在发现某些物质在液态也有晶体的(光学)特性，因此又多出了“液晶”的概念——某些液体也可以“算作”晶体(但不是)。气体肯定不能是晶体，但固态的稀有气体是晶体。

晶体的定义和性质在下面：

  晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性，在结晶过程中，在空间排列形成具有一定规则的几何外形的固体。

  晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。

  晶体内部原子或分子排列的三维空间周期性结构，是晶体最基本的、最本质的特征，并使晶体具有下面的通性：

         1均匀性，即晶体内部各处宏观性质相同；

         2各向异性，即晶体中不同的方向上性质不同；

         3能自发形成多面体外形；

         4有确定的、明显的熔点；

         5有特定的对称性；

         6能对X射线和电子束产生衍射效应等。

  晶体的一些性质取决于将分子联结成固体的结合力(原子之间的吸引力)。这些力通常涉及原子或分子的最外层的电子(或称价电子)的相互作用。'如果结合力强，晶体有较高的熔点。'如果它们稍弱一些，晶体将有较低的熔点，也可能较易弯曲和变形。如果它们很弱，晶体只能在很低温度下形成，此时分子可利用的能量不多。

典型的晶体外观如下：

众所周知，很多的研究都是起源于对自然界不同领域存在类似现象的假设开始的。因为宇宙万物遵循着相同的规律，即使外表再怎样的千变万化，而内在的规则却是有着高度一致性。这正是宇宙的神奇之处，也是人类难解的秘密。光子晶体的产生亦是如此，它是科学家们在假设光子也可以具有类似于电子在普通晶体中传播的规律的基础上发展出来的。

从晶体结构图中，我们可以看出晶体内部的原子是周期性有序排列的，正是这种周期势场的存在，使得运动的电子受到周期势场的布拉格散射，从而形成能带结构，带与带之间可能存在带隙。电子波的能量如果落在带隙中，就无法继续传播。其实，不论是电磁波，还是其它波如光波等，只要受到周期性调制，都有能带结构，也都有可能出现带隙。而能量落在带隙中的波同样不能传播。

简言之，半导体中离子的周期性排列产生了能带结构，而能带又控制着载流子（半导体中的电子或者空穴）在半导体中的运动。相似的，在光子晶体中是由光的折射率指数的周期性变化产生了光带隙结构，从而由光带隙结构控制着光在光子晶体中的运动。 光子晶体的结构可以这样理解，正如半导体材料在晶格结点（各个原子所在位点）周期性的出现离子一样，光子晶体是在高折射率材料的某些位置周期性的出现低折射率（如人工造成的空气空穴）的材料。如下图所示的光子晶体材料从一维到三维的结构，可以明显看出周期性的存在，而且三维光子晶体的结构图与普通的硅晶体单从结构是很相似的。高低折射率的材料交替排列形成周期性结构就可以产生光子晶体带隙（BandGap，类似于半导体中的禁带）。而周期排列的低折射率位点的之间的距离大小相同，导致了一定距离大小的光子晶体只对一定频率的光波产生能带效应。也就是只有某种频率的光才会在某种周期距离一定的光子晶体中被完全禁止传播。

如果只在一个方向上存在周期性结构，那么光子带隙只能出现在这个方向。如果在三个方向上都存在周期结构，那么可以出现全方位的光子带隙，特定频率的光进入光子晶体后将在各个方向都禁止传播。这对光子晶体来说是一个最重要的特性。而且实际上，这种三维光子晶体也是最先被制造出来的。

因为光被禁止出现在光子晶体带隙中，所以我们可以预见到我们能够自由控制光的行为。例如，如果我们考虑引入一种光辐射层，该层产生的光和光子晶体中的光子带隙频率相同，那么由于光的频率和带隙一致则禁止光出现在该带隙中这个原则就可以避免光辐射的产生。这就使我们可以控制以前不可避免的自发辐射。

而如果我们通过引入缺陷破坏光子晶体的周期结构特性，那么在光子带隙中将形成相应的缺陷能级。将仅仅有特定频率的光可在这个缺陷能级中出现。这就可以用来制造单模发光二极管和零域值激光发射器（详见光子晶体应用）。而如果产生了缺陷条纹--即沿着一定的路线引入缺陷，那么就可以形成一条光的通路，类似于电流在导线中传播一样，只有沿着光子导线（即缺陷条纹）传播的光子得以顺利传播，其它任何试图脱离导线的光子都将被完全禁止。理想状态下我们已经实现了一条无任何损耗的光通路。这种光通路甚至比光纤更有效。 近年来，光子晶体得到了越来越多的关注和推崇。科学家们从各个方面来寻求开发应用光子晶体的途径。然而，光子晶体得到广泛应用，还需要解决以下几个问题：

1）制作可以对波长在可见光范围内的光产生BandGap的光子晶体还有很大的困难特备是三维光子晶体（具体内容请参看光子晶体制造方法介绍）。

2）解决随意在任意位置引入需要的缺陷的问题--上文已经提到这种缺陷意义。

3）制作高效率光子传导材料的技术问题。

4）如何将现在的电流和电压加到光子晶体上的问题。晶体结构可在外加电场和磁场控制下进行转换从而成为可调节的光子晶体。该种可调节晶体结构的光子晶体可用来制作体积微小、广泛用於遥距通讯和卫星通讯的远红外激光器，亦有助研究激发态分子的化学反应，对化工生产、药物研制及生物科技都十分重要。

固体物理与光子晶体的联系与区别

固体物理中的许多其它概念也可以用在光子晶体中，不过需要指出的是光子晶体与常规的晶体虽然有相同的地方，也有本质的不同，如光子服从的是麦克斯韦（Maxwell）方程，电子服从的是薛定谔方程；光子波是矢量波，而电子波是标量波；电子是自旋为1/2的费米子，光子是自旋为1的玻色子；电子之间有很强的相互作用，而光子之间没有。

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晶体在熔化过程中是吸热但温度不变，故熔化图象中温度随时间变化的规律是：温度先升高，然后保持不变（在熔化），最后温度继续升高（全部熔化为液态）．

非晶体在熔化过程中吸热同时温度不变升高，故熔化图象中温度随时间变化的规律是：温度一直在不断升高．

故答案：

晶体的熔化图象：

非晶体的熔化图象：

（1）从图上看由A～D，整个过程总体上有上升的趋势，并且BC段温度不变，所以BC为晶体的熔化过程．

（2）从D～G，整个过程总体上有下降的趋势，并且EF段温度保持不变，所以EF为晶体的凝固过程．该水平线段对应的温度就是晶体的凝固，即44℃．

（3）在FG段，物质处于固态，此时放出热量，温度不断下降．

故答案为：（1）BC；吸；不变；（2）EF；固液共存；44；（3）固；放；下降．

由于在NaCl晶体中，每个Na + 周围同时吸引着最近的等距离的6个Cl - 同样每个Cl - 周围同时吸引着最近的等距离的6个Na + ，图（1）中符合条件，图（4）中选取其中一个离子，然后沿X、Y、Z三轴切割得到6个等距离的且最近的带相反电荷的离子，所以其配位数也是6，故符合条件，

故选D．

图象中变化曲线呈水平方向的BC段，就是晶体的熔化过程，它对应的纵坐标的值，就是晶体的熔点，

从图中可知，该物质从第4分钟开始熔化，到第7分钟完全熔化完，所以熔化过程经历了7min-4min=3min，且此时物质处于固液共存的状态．

故答案为：BC；3．