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菱面體

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菱面體(rhombohedron) 亦稱“斜方六面體”,指由六個菱形所組成的多面體。 菱面體是各條稜相等,且各個面的角相等或互補的平行六面體,菱面體的各個面都是全等的菱形 [1] 
菱面體在地質學中是單形名稱。只在三方晶系晶體上出現,是由兩兩平行的六個菱形的相同晶面所組成的斜平行六面體,恰似由立方體沿其中一對角頂聯線的方向(即三次對稱軸的方向)拉長或壓扁而成。各相鄰晶面間均斜交;其上部三個晶面與下部三個晶面彼此間繞三次對稱軸錯開60°而相間排列。方解石、石英等晶體常具此單形。 [2] 
中文名
菱面體
外文名
rhombohedron
別    名
斜方六面體
定    義
各面是全等的菱形的平行六面體
舉    例
方解石、石英等晶體常具此單形

菱面體基本知識介紹

平行六面體是一種簡單的稜柱體,指兩個底面是平行四邊形的稜柱(如圖1、2)。平行六面體的主要性質有:
1. 平行六面體的六個面都是平行四邊形
2. 相對的兩個面互相平行且全等;
3. 對角面是平行四邊形;
4. 四條對角線相交於一點且在這點互相平分。
側稜與底面垂直的平行六面體稱為直平行六面體,側稜與底面斜交的平行六面體叫做斜平行六面體,上、下底面為矩形的直平行六面體稱為長方體或矩體,各面是全等的菱形的平行六面體稱為菱面體(如圖2),也稱為斜方六面體,底面是矩形的直平行六面體叫做長方體,長、寬、高都相等的長方體叫做正方體。 [1] 
圖1直平行六面體、長方體 圖1直平行六面體、長方體
圖2  斜平行六面體 圖2 斜平行六面體
圖3  菱面體 圖3 菱面體

菱面體菱面體和立方面心的素晶胞

如圖4所示,菱面體由4個同樣大小的菱面組成,但也可以看成是一種雙帽八面體。砷、銻和鉍的晶體具有菱面體晶胞,屬於三方晶系。此外,在NaCl晶體中也可截取菱面體形狀的素晶胞。如圖5(b)所示,NaCI晶體具有立方面心結構,即Na+和Cl-各自組成一套立方面心點陣。通常所取的NaCI晶胞為立方面心晶胞(圖5(b)),每個晶胞含有4個Na+和4個Cl-,因而是復晶胞。但在圖5(a)中也可取出平行六面體(即菱面體),在它的每個頂點都有一個Na+,中心有一個Cl-(圖5(b))。如果將這樣的菱面體作為NaCl晶體的晶胞則為素晶胞,因為處於每個頂點的Na+為8個菱面體所共有,所以一個菱面體只含有一個Na+。在晶體學中,通常要求晶胞的形狀能反映晶體結構的對稱性,所以對NaCl晶體應取立方面心復晶胞,而不取三方素晶胞,這樣才能反映其具有四個三重軸的對稱性。 [3] 
圖4 圖4
圖5(a) 圖5(a)
圖5(b) 圖5(b)

菱面體用紙帶製作菱面體模型

用紙帶可以製作菱面體模型,操作步驟如下:
(1) 取一條長約90cm,寬約3.5cm的紙帶,在紙帶一端沿縱向對摺使其產生長約3.5cm的縱向平分摺痕(圖6(a)),然後使
落在縱向平分摺痕上從而產生摺痕
(圖6(b)); [3] 
圖6(a) 圖6(a)
圖6(b) 圖6(b)
(2) 將紙帶回折使邊沿
平行於
併合攏,於是產生了摺痕
(圖6(c))。注意
應構成菱形,即邊長相等的平行四邊形
圖6(c) 圖6(c)
(3) 使
平行於
併合攏,從而產生摺痕
以及
(圖6(d)) ;
圖6(d) 圖6(d)
(4) 反覆使用以上兩步的操作,則可在紙帶上產生其它的摺痕(圖6(e))。這些摺痕在紙帶上組成的圖案是:每出現兩個菱形之後則有一個三角形。注意,圖6(e)中,開始的兩個菱形以及隨後的等邊三角形和兩個菱形,均由點劃線和紙帶的上下邊沿部分組成,這裏點劃線表示凸痕,紙帶上其餘的摺痕均為凹痕,凹痕以虛線表示;
圖6(e) 圖6(e)
(5) 將菱形
與菱形
重合(圖6(f)),再將紙帶向右摺疊使菱形
中的
蓋住(圖6(g)) ;
圖6(f) 圖6(f)
圖6(g) 圖6(g)
(6) 用左手拇指按住
,同時將紙帶的其餘部分向上提起,使凹痕
與稜邊
重合,從而構成了菱面體的骨架(圖6(h)),
圖6(h) 圖6(h)
(7) 將紙帶的其餘部分順勢靠菱面體骨架纏繞,菱面休骨架的空缺菱面
首先被
蓋住一半(圖6(i)) ;
圖6(i) 圖6(i)
(8) 將紙帶的剩餘部分繼續繞菱面體骨架纏繞,最初空缺的菱面
被菱面
所覆蓋 (圖6(j));
圖6(j) 圖6(j)
(9) 繼續將紙帶的剩餘部分繞菱面休骨架纏繞,最後將
插入
的縫中,輕按菱面
使之與菱面體骨架緊貼,即得菱面你模型(圖6(k)和(l))。 [3] 
圖6(k) 圖6(k)
圖6(l) 圖6(l)
參考資料
  • 1.    曹才翰;沈復興,孫瑞清,餘炯沛等.中國中學教學百科全書·數學卷:瀋陽出版社,1991-05
  • 2.    地質礦產部地質辭典辦公室.地質大辭典(二)礦物、岩石、地球化學分冊:地質出版社,2005.06
  • 3.    何福城,李象遠.結構化學模型與摺紙技術:四川教育出版社,1991年11月第1版