大綱:

 1. 簡介

 2  原理

 3  實驗說明

 4. 影片連結

 5.趣味小實驗

 6.問題與討論

 7.照片集錦

 8.參考資料

 9.其他

1.簡介

    日常生活中，擁有一顆美麗的鑽石是否很讓人心動呢?

或是一顆帶有淡紫色的水晶是否讓人增加更多的魅力呢?

這些晶體澄澈透明或帶有一點點渲染的顏色讓人愛不釋手!!!

美麗的晶體往往是大家爭相收集的對象。

    妳/你也想要一顆美麗又大方的晶體嘛!?

    我知道妳已經心動了，我們教你們怎麼做!　

Daily life, having a beautiful diamond is very impressive,isn』t it?

Are people with a purple crystal for them adding more charm?

These crystals are people's love for their clear clarity or with a

 little bit of color rendering.

Beautiful crystals are the object of collection which are people

 fighting for!!

However, how much do you know about these crystals?

Do you know how a beautiful crystal cultivate it up?

Or do you know how to study and observe it in the science?

Do you want to know more secrets of the crystal !?

Do you want a beautiful and elegant crystal!?

I knew you already the heart movement, and let me show you!!

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2.原理

a.結晶原理

    將欲結晶藥品溶解，並調配至飽和，使其達到過飽和的過程中

即可析出結晶。

達到過飽和的方法：

(1)降溫-放入冰箱等方式，但因為溫度下降速率不好控制，所以

不建議採用。

(2)蒸發-蒸發速率不會太快，並且可以用加蓋等方式降低速率

，建議採用。

(3)加入其他藥品使之析出，但因為要考慮藥品特性，過於繁雜

，不建議採用。

b.七大晶系

布拉菲晶格在三維平面上有七大晶系。

三斜	單斜	斜方	六方
硫酸銅	葡萄糖、安息香酸		明礬

三方	正方	等軸
	磷酸二氫銨	食鹽

c.結晶結構

晶體結構

單位晶胞

晶格中最小的重複結構，稱為單位晶胞。 

晶格

晶體中的原子在空間中有規則且週期性的排列，這種排列結構則稱

為晶格。

常見的晶體結構有：

(1)面心立方結構(FCC)：原子位置排列於每一個角和所有立方面的中

心位置，此結構稱為面心立方晶體結構。

(2)體心立方結構(BCC)：原子排列位於所有的八個角落上和一完整原子

排列於立方體的中心，此結構稱為體心立方。

(3)最密堆積結構：

a.六方最密堆積(HCP)，以ABAB…重複疊排。

b.面心立方最密堆積(CCP)，以ABCABC…重複疊排。

密勒指數

一種用來確定晶格面方向的指數。

計算方式：

a.確定該晶面在晶胞坐標軸上的截距

b.取這些截距的倒數值

c.將這些倒數化作最簡整數比

d.用中括號將它們括起

e.因此，我們得知密勒指數為晶面的法向量

d.晶格的觀察

晶體結構的觀察上常以X光繞射或是電子顯微鏡來觀察。

實驗室中，我們以場發射顯微鏡(FEM)來觀察鎢的晶格

結構(鎢為體心立方結構)。

認識FEM!!

FEM即場致發射電子顯微鏡，是場致發射的應用。

射極（陰極）被製作成極為尖銳的針狀，會產生強大的

電場在其尖端周圍。尖端的電場大小與尖端的半徑成反比。

儀器示意圖

實驗儀器圖

實驗結果-鎢晶格投影圖

X ray的晶格繞射圖

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3.實驗說明

 a.懸吊法培養明礬

1.先準備乾淨的容器

2.用明礬粉製出飽和的明礬溶液

3.將溶液以過濾方式倒置溶器中

4.再溶液中垂置一條棉線

5.數天後發現棉線上有許多細小結晶

6.選出較為透明、晶形較為完整的晶體作為晶種，並繼續以飽和溶液培養

7.一段時間後，我們便能得到比較大顆的結晶囉!!

明礬的成長階段：

 b.結晶柱

晶靈御守護是上班族紓解壓力與增加許願希望感的桌上新寵，

在高壓時代，讓心情也跟著神奇結晶一起神奇的變愉快，更成

最夯的舒壓小物！

現在，我們也能自己做!!

1.先去化工材料行買磷酸二氫銨(NH4H2PO4)

2.將磷酸二氫銨倒入玻璃杯中，然後到入熱水(溶劑：水～3：5)

，泡製飽和溶液

3.放入一塊石頭做基底

4.利用蒸發法培養晶柱

5.靜置數星期後，便能得到一結晶柱了!!

步驟圖1

步驟圖2

步驟圖3

步驟圖4

檢討

n      實驗成功與否：成功!!

A優點：

1.省錢!!

(市售產品要價249元)

2.方便觀察結晶的成長過程

B尚需克服：

1.由於培養時缺少晶種，導致培養的時間拉長，而且結晶凌亂。

2.結晶柱大多為細長狀，無法將晶柱養粗。

C.旋光效應

1.光是由隨時變的電場與磁場相互垂直作用組合而成，而且

在自由空間中，並無固定方向。

2.偏振片為一種濾光片，可將光濾成單一方向的偏振光。

旋光：在兩兩相互垂直的偏振片中放入一塊晶體，當偏振光

通過晶體時會偏旋一角度，因此我們將發現光能通過!!

[圖A]兩偏振片兩兩相互垂直(不透光)。

[圖B]兩偏振片兩兩相互平行(偏振光通過)。

[圖C]將晶體放入偏振片中，使偏振光發生旋光效應(微弱的光線

通過，可看見模糊的晶字)。

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4.影片連結

  中文影片

   英文影片

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5.趣味小實驗

a.硫酸銅的攀晶

硫酸銅溶液在蒸發後，會在杯壁長出結晶，其結晶會在杯壁上隨意

而混亂的排列，導致在晶體間會產生細小的縫隙，使溶液得以沿縫

隙向上攀升(毛細作用)，然後在蒸發、結晶，如此反覆而形成攀晶

的現象。

b.晶體樹(紙樹開花)

1.材料有：紙張、磷酸鉀(或稱做磷酸二氫鉀)、碗狀容器

2.步驟：

 A.首先，利用磷酸鉀配製出飽和的磷酸鉀溶液

 B.在紙張上裁剪出聖誕樹的形狀，並做成立體狀

 C.將聖誕樹放置在容器中，接著倒入飽和的磷酸鉀溶液

 D.靜置一個晚上，隔天我們就能擁有一顆美麗的晶體樹了

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6.問題與討論

1:為什麼硫酸銅的攀晶現象會比明礬更明顯?

2:為什麼明礬的結晶形狀有這麼多種(3種)?

3:為什麼不建議使用降溫而使用蒸發的方式來達到過飽和狀態?

4:為什麼每個晶體的透明度、大小還有形狀都不太一樣?

5:玻璃是晶體嗎？

6:偏振片為什麼可以讓電磁波變成單一方向的偏振方向？

7:這些晶體你們有事後切割過嗎?

8:是每個晶體都有攀晶現象嗎?

9:要如何才能養出較透明、完整漂亮的晶體?

10:不同的晶體形狀都不一樣嗎?

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7.照片集錦

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8.參考資料

1、明礬

明礬石為外表上看起來是一種白色的結晶，含氫氧根的鉀、鈉、鋁硫酸

鹽礦物，其解理面呈珍珠光澤， 其餘的面呈玻璃光澤。硬度3.5~4，條痕

白色，比重2.58~2.75，有灰、白、稍黃、稍紅等顏色。 具強烈的熱電效

應，不溶於水，幾乎不溶於鹽酸、硝酸、氫氟酸和氨水等，但能溶於強

鹼及硫酸或高氯酸。

產狀：

明礬石為不規則礦床及礦脈，大屯山火山群之明礬石成細粒結晶而與石

英、蛋白石及粘土礦物共生，有些成脈狀，有些交代安山巖中之基質及

結晶。金瓜石之明礬石，在礦床及變質圍巖中呈粒狀或鱗片狀產出。

1．根據 HOLDEN AND SINGER："CRYSTALS AND CRYSTALS

GROWING" 的說明，

明礬晶體的成長可分為下圖中由右至左的四個階段。

2．通常稱第三階段為理想晶體，第四階段為完整晶體。

3．明礬晶體的四個階段的連續變化，是由第一階段的切角正方體開始的，

其中八邊形面的成長速率比三角形面的成長速率快了許多。

因此在成長的過程中，相對的看起來會覺得三角形面逐漸長大，

同時八邊形面（相對的）逐漸縮小為正方形，晶體成長進入第二階段。

4．在第二階段，正方形面快速的縮小，致使第二階段中的三角形面的三

個頂角被拉開而成為六邊形，晶體成長進入第三階段。

5．最後正方形面長成一個點而消失，留下三角形面，成為第四階段的完

整正八面體。

2、晶系

晶體通常可以分為七個不同的晶系，即等軸晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、斜方晶系、單斜晶系、三斜晶系

3、晶體樹(紙樹開花)

參考網站：http://actmask.pixnet.net/blog/post/26276885

4、何謂「光」

光是一種電磁波，也就是電場與磁場在空間中變化而前進。

隨時間變化的磁場會產生隨時間變化的電場，而隨時間變化的電場則產生隨時間的磁場一直交替而形成電磁波，當可見光範圍的電磁波，進入我們眼睛會使得，視神經起反應，而有看見光的感覺。 

5、偏振

1.當電場遇到金屬 會使得金屬內部電子一起運動，而消耗光的能量 

2.偏振片內有很多類似的金屬線，沿著線的方向，電場會消耗而減弱 

3.垂直於線的方向，則可以通過這些[金屬線]也並非真的通常想像的線，而是讓容易導電的離子 :如碘離子在沿著線分佈。 

 6、參考網站

  http://www2.nsysu.edu.tw/physdemo/docs/exp4/exp4doc1.doc

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9.其他

單字

Crystal晶體

Gemstone寶石

flat facets平面

crystal晶體

essence本質

Arkansas阿肯色的

Quartz石英

fluorite螢石

calcite方解石

pyrite黃鐵礦

tourmaline電氣石

Brazil巴西

Southern California南加州

clay 粘土

minerals礦物質

Amethyst紫晶

shades色調

layers層

Brazil and Madagascar巴西和馬達加斯加

North Dakota北達科他州

citrine黃水晶

clusters集群

North of San Francisco. Mt. Tam 北舊金山。山。譚

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