VESTVA 在固体物理教学的应用
固体物理学是物理学的一个分支,研究固体物质微观结构、宏观物理性质,以及构成物质的各种粒子的运动形态、微观结构和宏观性质之间相互关系的科学。它是研究内容极其丰富、应用极其广泛的分支学科,是微电子、光电子和材料科学等学科的基础。
固体物理学的学习常常使学生不得要领,不容易理解,学习具有一定难度。尤其是讲授晶体的微观结构和空间排列,需要一定的空间想象力。因此,在教学过程中如何能生动形象地向学生讲授晶体的微观结构遇到了巨大的困难和挑战。
可视化软件在课堂教学中的引入不仅可以变抽象为形象,给学生以感官刺激,还可以极大地激发学生学习固体物理尤其是晶体的微观结构和空间排列的兴趣,有利于学生对固体物理学基本概念和物理规律的理解和巩固。
VESTVA 是不需安装的、功能强大的晶体建模显示工具,包括 MaterialsStudio 的可视化模块,而且比 MaterialsStudio 显示晶体结构更好看。本文将以固体物理学中 7 大晶系中立方晶系为例,利用 VESTA 可视化软件搭建简单立方、体心立方和面心立方晶格的原胞、单胞和超胞。同时利用直观形象的微观结构,讲述原胞、单胞和超胞的区别于联系,进而展示 VESTA 在固体物理学教学中的应用。
在教学过程中,VESTVA 可以帮助学生更好地理解晶体的微观结构和空间排列,提高学生的学习效率。同时,VESTVA 还可以帮助教师更好地讲授晶体的微观结构和空间排列,提高教学效率和教学质量。
在使用 VESTVA 时,需要首先了解晶体的空间群对称性,之后可以使用 VESTVA 搭建简单立方晶格金属 Po 的晶体结构。具体步骤如下:(1)File◇NewStructure◇Unitcell◇Spacegroup 处输入空间群的编号 195,属于正交晶系,Setting 处可以对该空间群编号下的不同表述方式进行调整,金属 Po 为 1,显示为 Pnma。
在 VESTVA 中,还可以对晶体结构进行编辑和调整,可以对晶体结构进行旋转、缩放和平移等操作,帮助学生更好地理解晶体的微观结构和空间排列。
此外,VESTVA 还可以与其他可视化软件集成,例如 MaterialsStudio,实现更多的功能和应用。同时,VESTVA 也可以与编程语言集成,例如 Python,实现自动化的可视化和模拟。
VESTVA 是一个功能强大的晶体建模显示工具,可以帮助学生和教师更好地理解和讲授晶体的微观结构和空间排列,提高教学效率和教学质量。