Structure of Matter and Structure Analysis - NFPL144

• Title: Struktura látek a strukturní analýza
• Guaranteed by: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2014 to 2016
• Semester: winter
• E-Credits: 7
• Hours per week, examination: winter s.:3/2, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Additional information: http://krystal.karlov.mff.cuni.cz/FPL144
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc.; prof. RNDr. Václav Holý, CSc.; doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.
• Class: Fyzika
• Classification: Physics > Solid State Physics

Annotation

English

Last update: T_KFES (14.05.2014)

Crystal structure and symmetry - history of crystallography, point, plane and space groups, cells, symmetry operations, crystal shapes, chemical crystallography, structure databases, structure visualization, physical crystallography. Diffraction theory - geometrical principles, reciprocal lattice, interaction of radiation with matter, scattering on electron, atom and ensemble of atoms, atomic scattering factor, anomalous scattering, structure factor, temperature factor, dynamic theory of diffraction, wave equation for periodic medium. Comparison of electron, neutron and X-ray scattering.

Czech

Last update: T_KFES (14.05.2014)

Struktura krystalů a nauka o symetrii - historie, rovinné a prostorové mříže, buňky, operace symetrie, bodové, rovinné, prostorové grupy, tvar krystalů, chemická krystalografie, strukturní databáze, zobrazování struktur, fyzikální krystalografie. Teorie difrakce - geometrické principy, reciproká mříž, interakce záření s hmotou, rozptyl na elektronu, atomu a souboru atomů, atomový rozptylový faktor, anomální rozptyl, strukturní faktor, teplotní faktor, dynamická teroie difrakce, vlnová rovnice pro periodické prostředí. Srovnání rozptylu elektronů, neutronů a rtg záření.

Syllabus

English

Last update: T_KFES (06.10.2014)

I. Crystal structure and symmetry.

1. History of crystallography and structure analysis. Translation periodicity of crystals. Notation of crystallographic directions and planes, elementary cells. Transformations of axes and plane indices. Matrix notation of symmetry operations. Stereographic projections. Groups, multiplication tables. Point groups. Hermann-Mauguin symbols. Bravais lattices.

2. Crystallographic systems. Plane lattice and plane groups.

3. Space groups. Equivalent positions. Wyckoff notation. International tables of crystallography.

4. Crystal shape. Chemical bonding. Chemical crystallogrpahy. Structure types. Examples of basic structure types. Crystallographic databases and software for crystal structure visualization.

5. Influence of crystal symmetry on properties of compounds. Tensors and anisotropy of macroscopic properties. Neumann principle. Voigt principle. Curie principle.

II. Diffraction theory.

1. Geometric principles of diffraction. Reciprocal lattice. Laue conditions. Ewald construction.

2. Interaction of X-rays with matter. Absorption of radiation in material. Plane and spherical wave. Thomson and Compton scattering. Scattering on atom and ensamble of atoms. Atomic scattering factor, anomalous dispersion and absorption. Introduction of structure factor. Electron density and Fourier transformation. Basic atributes of diffraction peaks (position, intensity, width, shape) in kinematic theory of diffraction.

3. Static and dynamic displacements, temperature factor. Coherence length of photon. Crystals of finite dimensions.

4. Dynamic theory of diffraction. Wave equation for periodic medium. Single wave and two wave approximation. Some experimental effects - Pendellösung, Borrmann effect. Wave field in the diffracting crystal.

5. Comparison of scattering by X-rays, neutrons and electrons.

Czech

Last update: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. (27.09.2017)

I. Struktura krystalu a nauka o symetrii.

1. Historie krystalografie a strukturní analýzy. Translační periodicita krystalů, značení směrů a rovin, základní buňky. Transformace os a indexů rovin. Operace symetrie. Maticový zápis operací symetrie. Stereografická projekce. Grupy, multiplikační tabulky. Bodové grupy. Hermann-Maguinovy symboly. Bravaisovy mříže.

2. Krystalografické soustavy. Rovinné mříže a rovinné grupy.

3. Prostorové grupy. Ekvivalentní polohy. Wyckoffova notace. Mezinárodní krystalografické tabulky.

4. Tvar krystalů. Chemické vazby. Chemická krystalografie. Strukturní typy. Příklady základních strukturních typů. Krystalografické databáze a programy na zobrazování struktur.

4. Vliv krystalové symetrie na vlastnosti látek. Tenzory a anizotropie makroskopických vlastností. Princip Neumannův, Voigtův a Curieův.

II. Teorie difrakce.

1. Geometrické principy difrakce. Reciproká mříž. Laueovy difrakční podmínky. Ewaldova konstrukce.

2. Interakce rtg. záření s hmotou. Absorpce záření v materiálu. Rovinná a kulová vlna. Thompsonův a Comptonův rozptyl. Rozptyl na atomu a souboru atomů. Atomový rozptylový faktor, anomální disperze a anomální absorpce. Zavedení strukturního faktoru. Elektronová hustota a Fourierova transformace. Základní atributy difrakčních maxim (poloha, intenzita, šířka, tvar) podle kinematické teorie difrakce.

3. Statické a dynamické výchylky, teplotní faktor. Pojem koherenční délky fotonu. Krystaly s konečnými rozměry.

4. Dynamická teorie difrakce. Vlnová rovnice pro periodické prostředí, 1-vlnná a dvouvlnná aproximace, některé experimentální efekty (Pendellösung, Borrmannuv jev), vlnová pole v difraktujícím krystalu

5. Srovnání rozptylu rtg záření, neutronů a elektronů