计算机模拟晶体结构及其对称性探讨

晶体结构理论中的晶体结构及其对称性操纵,微观结构与宏观外形之间的关系,晶体生长、晶体缺陷以及晶体结构的X射线分析,是结晶化学的主要内容,同时也是化学教学中比较困难的部分。为了便于教学,方便学生掌握,我们对此系统知识进行了多媒体辅助教学软件的开发。本多媒体教学软件内容包括晶体外形、晶体对称性、晶体结构、晶体生长、晶体缺陷、晶体的X射线分析以及典型晶体七大部分,覆盖了结晶化学课程的主要知识内容。从47种单形和一些典型的晶系聚形两方面来对晶体外形进行了描述,先容了晶体外形的对称特征;晶体对称性部分则先容了旋转、反映、反演、象转、镜转、平移、螺转和象移8种对称操纵及对称要素,并对七大晶系十四种格子和32种晶体学点群进行了阐述;晶体结构包括键型、球密堆积以及典型晶体三部分,键型先容了共价键、离子键、金属键和分子间力,球密堆积先容了最密堆积、密堆积以及晶系与密堆的关系,典型晶体则展示了自然元素、硫化物及其类似化合物、氧化物和氢氧化物、含氧盐等四大类晶体矿物;晶体生长部分讨论了几种成熟的晶体生长理论模型和一些生长晶体常用方法的生长习性;从点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷四方面对晶体缺陷进行了模拟和先容;晶体X射线分析先容了X射线的产生和晶体对X射线的衍射作用。本软件发挥多媒体技术和三维交互技术的上风,在软件设计、教学构思以及动画制作等方面具有较大的创新性,将Cult3D技术引进教学软件,更好地实现了人机之间的三维交互控制;用Director多媒体著作工具,较好地将多种素材融合在一起。本多媒体教学软件通过具体模型的建立、动画制作和交互控制的表现手法,将上述内容用计算机模拟出来,展现在学生眼前,将大大地方便学生理解与掌握。整个软件集图形、动画、文本于一体,在教学中将增强学生的兴趣,从而达到提高教学效果的目的。【关键词】：多媒体技术模拟晶体对称晶体结构三维交互
【论文提纲】：第1章绪论8-171.1多媒体计算机辅助教学(CAI)概述8-131.2晶体结构理论在化学及其他学科中的地位与作用13-151.3选题的意义15-17第2章《结晶化学》软件的总体设计17-232.1软件的总体设计思路17-192.2软件内容选择19-202.3多媒体制作工具的选择20-222.4软件功能设计22-23第3章晶体外形及其对称性23-433.1晶体外形23-313.1.1单形23-303.1.2聚形30-313.2晶体对称性31-433.2.1对称要素和对称操纵32-373.2.2七大晶系十四种格子37-393.2.332种晶体学点群39-43第4章晶体结构43-514.1晶体结构的键型及其模拟体现43-444.2球密堆积及其体现44-504.2.1最紧密堆积44-454.2.2密堆积45-474.2.3晶系与堆积47-504.3典型晶体50-51第5章晶体生长、晶体缺陷及晶体结构的X射线分析51-605.1晶体生长51-555.1.1生长模型51-545.1.2生长习性及形成机理54-555.2晶体缺陷55-575.3X射线分析57-605.3.1X射线的产生585.3.2晶体对X射线的衍射及作用机制概述58-60第6章软件组装与测试60-646.1软件的组装60-636.1.1界面设计60-626.1.2模型制作及图片、动画渲染导出626.1.3模型创建及三维交互控制制作62-636.1.4文本编辑636.2软件的调试63-64结论64-65参考文献65-68附录68-69致谢69