کرسٹل پلین کی شناخت کے لیے ملر انڈیکس کیلکولیٹر

اس آسان استعمال کے ٹول کے ذریعے کرسٹل پلین کے انٹرسیپٹس سے ملر انڈیکس کا حساب لگائیں۔ کرسٹل گرافی، مواد کی سائنس، اور ٹھوس ریاست کی طبیعیات کی ایپلیکیشنز کے لیے ضروری۔

ملر انڈیکس کیلکولیٹر

کرسٹل پلین کے انٹرسیپٹس

کرسٹل پلین کے انٹرسیپٹس کو x، y، اور z محور کے ساتھ درج کریں۔ کسی محور کے متوازی پلین کے لیے '0' استعمال کریں (لامتناہی انٹرسیپٹ)۔

ایک نمبر یا لامتناہی کے لیے 0 درج کریں

ایک نمبر یا لامتناہی کے لیے 0 درج کریں

ایک نمبر یا لامتناہی کے لیے 0 درج کریں

ملر انڈیکس

اس پلین کے لیے ملر انڈیکس ہیں:

(1,1,1)
کلپ بورڈ پر کاپی کریں

بصری نمائش

ملر انڈیکس کیا ہیں؟

ملر انڈیکس ایک نوٹیشن سسٹم ہے جو کرسٹل لاٹیسز میں پلینز اور سمتوں کی وضاحت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

انٹرسیپٹس (a,b,c) سے ملر انڈیکس (h,k,l) کا حساب لگانے کے لیے:

1. انٹرسیپٹس کے معکوس لیں: (1/a, 1/b, 1/c) 2. اسی تناسب کے ساتھ سب سے چھوٹے عددی سیٹ میں تبدیل کریں 3. اگر کوئی پلین کسی محور کے متوازی ہو (انٹرسیپٹ = لامتناہی)، تو اس کا متعلقہ ملر انڈیکس 0 ہوتا ہے

  • منفی انڈیکس کو نمبر کے اوپر بار کے ساتھ ظاہر کیا جاتا ہے، جیسے (h̄,k,l)
  • نوٹیشن (hkl) ایک مخصوص پلین کی نمائندگی کرتا ہے، جبکہ {hkl} متوازی پلینز کے خاندان کی نمائندگی کرتا ہے
  • سمت کے انڈیکس کو مربع بریکٹس [hkl] میں لکھا جاتا ہے، اور سمتوں کے خاندان کو <hkl> سے ظاہر کیا جاتا ہے
📚

دستاویزات

ملر إنديسز حاسبة

مقدمة

تُعتبر حاسبة ملر إنديسز أداة قوية لعلماء البلورات، وعلماء المواد، والطلاب لتحديد ملر إنديسز للطائرات البلورية. تُستخدم ملر إنديسز كنظام ترميز لتحديد الطائرات والاتجاهات في الشبكات البلورية. تتيح لك هذه الحاسبة بسهولة تحويل نقاط التقاطع لطائرة بلورية مع المحاور الإحداثية إلى ملر إنديسز المقابلة، مما يوفر طريقة موحدة لتحديد والتواصل حول طائرات بلورية معينة.

تعتبر ملر إنديسز أساسية لفهم الهياكل البلورية وخصائصها. من خلال تمثيل الطائرات بمجموعة بسيطة من ثلاثة أعداد صحيحة (h، k، l)، تمكّن ملر إنديسز العلماء من تحليل أنماط حيود الأشعة السينية، وتوقع سلوكيات نمو البلورات، وحساب المسافات بين الطائرات، ودراسة خصائص فيزيائية مختلفة تعتمد على الاتجاه البلوري.

ما هي ملر إنديسز؟

ملر إنديسز هي مجموعة من ثلاثة أعداد صحيحة (h، k، l) التي تحدد عائلة من الطائرات المتوازية في شبكة بلورية. تُشتق هذه الإنديسز من المعكوسات لنقاط التقاطع التي تصنعها الطائرة مع المحاور البلورية. يوفر هذا الترميز طريقة موحدة لتحديد طائرات معينة داخل بنية بلورية.

تمثيل بصري لملر إنديسز

س ص ع

O

أ=2 ب=3 ج=6

(3،2،1) طائرة

ملر إنديسز (3،2،1) طائرة بلورية

تمثيل ثلاثي الأبعاد لطائرة بلورية مع ملر إنديسز (3،2،1). تقطع الطائرة المحاور س، ص، وع عند النقاط 2، 3، و6 على التوالي، مما يؤدي إلى ملر إنديسز (3،2،1) بعد أخذ المعكوسات وإيجاد أصغر مجموعة من الأعداد الصحيحة بنفس النسبة.

صيغة حساب ملر إنديسز

لحساب ملر إنديسز (h، k، l) لطائرة بلورية، اتبع هذه الخطوات الرياضية:

  1. حدد نقاط التقاطع للطائرة مع المحاور البلورية س، ص، وع، مما يعطي القيم أ، ب، وج.
  2. خذ المعكوسات لهذه النقاط: 1/أ، 1/ب، 1/ج.
  3. قم بتحويل هذه المعكوسات إلى أصغر مجموعة من الأعداد الصحيحة التي تحافظ على نفس النسبة.
  4. الأعداد الثلاثة الناتجة هي ملر إنديسز (h، k، l).

رياضياً، يمكن التعبير عن ذلك كالتالي:

h:k:l=1أ:1ب:1جh : k : l = \frac{1}{أ} : \frac{1}{ب} : \frac{1}{ج}

حيث:

  • (h، k، l) هي ملر إنديسز
  • أ، ب، ج هي نقاط التقاطع للطائرة مع المحاور س، ص، وع، على التوالي

حالات خاصة واتفاقيات

توجد عدة حالات خاصة واتفاقيات من المهم فهمها:

  1. نقاط التقاطع اللانهائية: إذا كانت الطائرة موازية لأحد المحاور، فإن نقطة التقاطع تعتبر لانهائية، ويصبح ملر إنديسز المقابل صفر.

  2. المؤشرات السلبية: إذا كانت الطائرة تقطع محوراً على الجانب السالب من الأصل، فإن ملر إنديسز المقابل يكون سالباً، يُشار إليه بشريط فوق الرقم في الترميز البلوري، مثل (h̄kl).

  3. نقاط التقاطع الكسرية: إذا كانت نقاط التقاطع كسرية، يتم تحويلها إلى أعداد صحيحة عن طريق الضرب في أقل مضاعف مشترك.

  4. التبسيط: يتم دائماً تقليل ملر إنديسز إلى أصغر مجموعة من الأعداد الصحيحة التي تحافظ على نفس النسبة.

دليل خطوة بخطوة لاستخدام الحاسبة

تقدم حاسبة ملر إنديسز لدينا طريقة بسيطة لتحديد ملر إنديسز لأي طائرة بلورية. إليك كيفية استخدامها:

  1. أدخل نقاط التقاطع: أدخل القيم التي تقطع فيها الطائرة المحاور س، ص، وع.

    • استخدم أعداداً موجبة لنقاط التقاطع على الجانب الموجب من الأصل.
    • استخدم أعداداً سالبة لنقاط التقاطع على الجانب السالب.
    • أدخل "0" للطائرات التي تكون موازية لأحد المحاور (نقطة تقاطع لانهائية).
  2. عرض النتائج: ستقوم الحاسبة تلقائياً بحساب وعرض ملر إنديسز (h، k، l) للطائرة المحددة.

  3. تصور الطائرة: تتضمن الحاسبة تصوراً ثلاثي الأبعاد لمساعدتك على فهم اتجاه الطائرة داخل الشبكة البلورية.

  4. نسخ النتائج: استخدم زر "نسخ إلى الحافظة" لنقل ملر إنديسز المحسوبة بسهولة إلى تطبيقات أخرى.

مثال حسابي

دعنا نمر بمثال:

افترض أن طائرة تقطع المحاور س، ص، وع عند النقاط 2، 3، و6 على التوالي.

  1. نقاط التقاطع هي (2، 3، 6).
  2. أخذ المعكوسات: (1/2، 1/3، 1/6).
  3. لإيجاد أصغر مجموعة من الأعداد الصحيحة بنفس النسبة، اضرب في أقل مضاعف مشترك للكسور (LCM من 2، 3، 6 = 6): (1/2 × 6، 1/3 × 6، 1/6 × 6) = (3، 2، 1).
  4. لذلك، ملر إنديسز هي (3،2،1).

استخدامات ملر إنديسز

توجد العديد من التطبيقات لملر إنديسز عبر مختلف المجالات العلمية والهندسية:

علم البلورات وحيود الأشعة السينية

تعتبر ملر إنديسز أساسية لتفسير أنماط حيود الأشعة السينية. تحدد المسافة بين الطائرات البلورية، المحددة بواسطة ملر إنديسز، الزوايا التي يتم عندها حيود الأشعة السينية، وفقاً لقانون براج:

nλ=2dhklsinθn\lambda = 2d_{hkl}\sin\theta

حيث:

  • nn هو عدد صحيح
  • λ\lambda هو طول موجة الأشعة السينية
  • dhkld_{hkl} هو المسافة بين الطائرات ذات ملر إنديسز (h، k، l)
  • θ\theta هو زاوية السقوط

علوم المواد والهندسة

  1. تحليل طاقة السطح: تمتلك الطائرات البلورية المختلفة طاقات سطحية مختلفة، مما يؤثر على خصائص مثل نمو البلورات، التحفيز، والالتصاق.

  2. الخصائص الميكانيكية: يؤثر اتجاه الطائرات البلورية على الخصائص الميكانيكية مثل أنظمة الانزلاق، وطائرات الانقسام، وسلوك الكسر.

  3. تصنيع أشباه الموصلات: في تصنيع أشباه الموصلات، يتم اختيار طائرات بلورية معينة للنمو الطبقي وتصنيع الأجهزة بسبب خصائصها الإلكترونية.

  4. تحليل النسيج: تساعد ملر إنديسز في وصف الاتجاهات المفضلة (نسيج) في المواد متعددة البلورات، مما يؤثر على خصائصها الفيزيائية.

علم المعادن والجيولوجيا

يستخدم الجيولوجيون ملر إنديسز لوصف وجوه البلورات وطائرات الانقسام في المعادن، مما يساعد في التعرف عليها وفهم ظروف تشكيلها.

التطبيقات التعليمية

تعتبر ملر إنديسز مفاهيم أساسية تُدرس في دورات علوم المواد، وعلم البلورات، وفيزياء الحالة الصلبة، مما يجعل هذه الحاسبة أداة تعليمية قيمة.

بدائل ملر إنديسز

بينما تُعتبر ملر إنديسز النظام الأكثر استخداماً لتدوين الطائرات البلورية، توجد عدة أنظمة بديلة:

  1. مؤشرات ميلر-برافايس: نظام تدوين بأربعة مؤشرات (h، k، i، l) يُستخدم للأنظمة البلورية السداسية، حيث i = -(h+k). يساعد هذا الترميز في عكس تناظر الهياكل السداسية بشكل أفضل.

  2. رموز ويبر: تُستخدم بشكل رئيسي في الأدبيات القديمة، خصوصاً لوصف الاتجاهات في البلورات المكعبة.

  3. متجهات الشبكة المباشرة: في بعض الحالات، يتم وصف الطائرات باستخدام متجهات الشبكة المباشرة بدلاً من ملر إنديسز.

  4. مواقع ويكوف: لوصف مواقع الذرات داخل الهياكل البلورية بدلاً من الطائرات.

على الرغم من هذه البدائل، تظل ملر إنديسز هي التدوين القياسي بسبب بساطتها وقابليتها العالمية للتطبيق عبر جميع الأنظمة البلورية.

تاريخ ملر إنديسز

تم تطوير نظام ملر إنديسز بواسطة عالم المعادن وعالم البلورات البريطاني ويليام هالووز ميلر في عام 1839، وتم نشره في كتابه "معالجة علم البلورات". استند ترميز ميلر إلى أعمال سابقة من قبل أوغست برافايس وآخرين، لكنه قدم نهجاً أكثر أناقة وتناسقاً رياضياً.

قبل نظام ميلر، كانت تُستخدم تدوينات متنوعة لوصف وجوه البلورات، بما في ذلك معلمات وايس ورموز ناومان. كانت ابتكار ميلر هو استخدام المعكوسات لنقاط التقاطع، مما بسّط العديد من الحسابات البلورية وقدم تمثيلاً أكثر بديهية للطائرات المتوازية.

تسارعت عملية اعتماد ملر إنديسز مع اكتشاف حيود الأشعة السينية بواسطة ماكس فون لاوي في عام 1912 والأعمال اللاحقة لويليام لورانس براج وويليام هنري براج. أظهرت أبحاثهم الفائدة العملية لملر إنديسز في تفسير أنماط الحيود وتحديد الهياكل البلورية.

على مدار القرن العشرين، مع تزايد أهمية علم البلورات في علوم المواد، وفيزياء الحالة الصلبة، وعلم الكيمياء الحيوية، أصبحت ملر إنديسز راسخة كالتدوين القياسي. اليوم، تظل ضرورية في تقنيات توصيف المواد الحديثة، وعلم البلورات الحسابي، وتصميم المواد النانوية.

أمثلة على الكود لحساب ملر إنديسز

1import math
2import numpy as np
3
4def calculate_miller_indices(intercepts):
5    """
6    حساب ملر إنديسز من نقاط التقاطع
7    
8    Args:
9        intercepts: قائمة من ثلاث نقاط تقاطع [أ، ب، ج]
10        
11    Returns:
12        قائمة من ثلاث ملر إنديسز [h، k، l]
13    """
14    # التعامل مع نقاط التقاطع اللانهائية (موازية للمحور)
15    reciprocals = []
16    for intercept in intercepts:
17        if intercept == 0 or math.isinf(intercept):
18            reciprocals.append(0)
19        else:
20            reciprocals.append(1 / intercept)
21    
22    # إيجاد القيم غير الصفرية لحساب GCD
23    non_zero = [r for r in reciprocals if r != 0]
24    
25    if not non_zero:
26        return [0, 0, 0]
27    
28    # توسيع إلى أعداد صحيحة معقولة (تجنب مشاكل النقاط العائمة)
29    scale = 1000
30    scaled = [round(r * scale) for r in non_zero]
31    
32    # إيجاد GCD
33    gcd_value = np.gcd.reduce(scaled)
34    
35    # تحويل إلى أعداد صحيحة أصغر
36    miller_indices = []
37    for r in reciprocals:
38        if r == 0:
39            miller_indices.append(0)
40        else:
41            miller_indices.append(round((r * scale) / gcd_value))
42    
43    return miller_indices
44
45# مثال على الاستخدام
46intercepts = [2, 3, 6]
47indices = calculate_miller_indices(intercepts)
48print(f"ملر إنديسز لنقاط التقاطع {intercepts}: {indices}")  # الإخراج: [3، 2، 1]
49

أمثلة عددية

إليك بعض الأمثلة الشائعة لحساب ملر إنديسز:

  1. مثال 1: حالة قياسية

    • نقاط التقاطع: (2، 3، 6)
    • المعكوسات: (1/2، 1/3، 1/6)
    • اضرب في أقل مضاعف مشترك (6): (3، 2، 1)
    • ملر إنديسز: (3،2،1)
  2. مثال 2: طائرة موازية لأحد المحاور

    • نقاط التقاطع: (1، ∞، 2)
    • المعكوسات: (1، 0، 1/2)
    • اضرب في 2: (2، 0، 1)
    • ملر إنديسز: (2،0،1)
  3. مثال 3: نقاط تقاطع سلبية

    • نقاط التقاطع: (-1، 2، 3)
    • المعكوسات: (-1، 1/2، 1/3)
    • اضرب في 6: (-6، 3، 2)
    • ملر إنديسز: (-6،3،2)
  4. مثال 4: نقاط تقاطع كسرية

    • نقاط التقاطع: (1/2، 1/3، 1/4)
    • المعكوسات: (2، 3، 4)
    • بالفعل في شكل عدد صحيح
    • ملر إنديسز: (2،3،4)
  5. مثال 5: طائرة خاصة (100)

    • نقاط التقاطع: (1، ∞، ∞)
    • المعكوسات: (1، 0، 0)
    • ملر إنديسز: (1،0،0)

أسئلة شائعة

ما هي استخدامات ملر إنديسز؟

تُستخدم ملر إنديسز لتحديد ووصف الطائرات والاتجاهات في الشبكات البلورية. توفر تدويناً موحداً يساعد علماء البلورات، وعلماء المواد، والمهندسين في التواصل حول اتجاهات بلورية معينة. تعتبر ملر إنديسز أساسية لتحليل أنماط حيود الأشعة السينية، وفهم نمو البلورات، وحساب المسافات بين الطائرات، ودراسة خصائص فيزيائية مختلفة تعتمد على الاتجاه البلوري.

كيف أتعامل مع طائرة موازية لأحد المحاور؟

عندما تكون الطائرة موازية لأحد المحاور، فإنها لا تقطع ذلك المحور، لذا تعتبر نقطة التقاطع عند اللانهاية. في تدوين ملر إنديسز، يُعتبر المعكوس للانهاية صفرًا، لذا يصبح ملر إنديسز المقابل صفرًا. على سبيل المثال، الطائرة الموازية للمحور ص سيكون لها نقاط تقاطع (أ، ∞، ج) وملر إنديسز (h،0،l).

ماذا تعني ملر إنديسز السلبية؟

تشير ملر إنديسز السلبية إلى أن الطائرة تقطع المحور المقابل على الجانب السالب من الأصل. في الترميز البلوري، تُشار إلى المؤشرات السلبية عادةً بشريط فوق الرقم، مثل (h̄kl). تمثل المؤشرات السلبية طائرات تعادل نظيراتها الإيجابية من حيث الخصائص الفيزيائية ولكن لها اتجاهات مختلفة.

كيف ترتبط ملر إنديسز ببنية البلورة؟

ترتبط ملر إنديسز مباشرةً بتوزيع الذرات في بنية البلورة. تعتمد المسافة بين الطائرات ذات ملر إنديسز معينة (dhkl) على النظام البلوري ومعلمات الشبكة. في حيود الأشعة السينية، تعمل هذه الطائرات كطائرات عاكسة وفقًا لقانون براج، مما ينتج أنماط حيود مميزة تكشف عن البنية البلورية.

ما الفرق بين ملر إنديسز ومؤشرات ميلر-برافايس؟

تستخدم ملر إنديسز ثلاثة أعداد صحيحة (h، k، l) وتناسب معظم الأنظمة البلورية. تستخدم مؤشرات ميلر-برافايس أربعة أعداد صحيحة (h، k، i، l) ومصممة خصيصًا للأنظمة البلورية السداسية. المؤشر الرابع، i، هو زائد (i = -(h+k)) لكنه يساعد في الحفاظ على تناظر النظام السداسي ويجعل الطائرات المكافئة أكثر وضوحًا.

كيف يمكنني حساب الزاوية بين طائرتين بلوريتين؟

يمكن حساب الزاوية θ بين طائرتين لهما ملر إنديسز (h₁، k₁، l₁) و(h₂، k₂، l₂) في نظام بلوري مكعب باستخدام:

cosθ=h1h2+k1k2+l1l2(h12+k12+l12)(h22+k22+l22)\cos\theta = \frac{h_1h_2 + k_1k_2 + l_1l_2}{\sqrt{(h_1^2 + k_1^2 + l_1^2)(h_2^2 + k_2^2 + l_2^2)}}

بالنسبة للأنظمة غير المكعبة، تكون الحسابات أكثر تعقيدًا وتتضمن الموتر المتري للنظام البلوري.

هل يمكن أن تكون ملر إنديسز كسورًا؟

لا، وفقًا للاتفاق، تكون ملر إنديسز دائمًا أعدادًا صحيحة. إذا كانت الحسابات تُنتج كسورًا في البداية، يتم تحويلها إلى أصغر مجموعة من الأعداد الصحيحة التي تحافظ على نفس النسبة. يتم ذلك عن طريق الضرب في أقل مضاعف مشترك لمقامات الكسور.

كيف يمكنني تحديد ملر إنديسز لوجه بلوري تجريبيًا؟

يمكن تحديد ملر إنديسز لوجوه البلورات تجريبيًا باستخدام حيود الأشعة السينية، أو حيود الإلكترونات، أو قياس الزوايا البصرية. في حيود الأشعة السينية، ترتبط الزوايا التي يحدث عندها الحيود بالمسافة بين الطائرات البلورية من خلال قانون براج، والذي يمكن استخدامه لتحديد ملر إنديسز المقابلة.

ما هي ملر إنديسز للطائرات البلورية الشائعة؟

بعض الطائرات البلورية الشائعة وملر إنديسز الخاصة بها تشمل:

  • (100)، (010)، (001): الوجوه المكعبة الأساسية
  • (110)، (101)، (011): الوجوه القطرية في الأنظمة المكعبة
  • (111): الوجه الثماني السطوح في الأنظمة المكعبة
  • (112): طائرة انزلاق شائعة في المعادن ذات البنية المركزية الجسمية

المراجع

  1. ميلر، و. هـ. (1839). معالجة علم البلورات. كامبريدج: لج. وج. ج. دايتون.

  2. أشكروفت، ن. و.، & ميرمين، ن. د. (1976). فيزياء الحالة الصلبة. هولت، رينهارت وونستون.

  3. هاموند، ج. (2015). أساسيات علم البلورات والحيود (الطبعة الرابعة). مطبعة أكسفورد.

  4. كولتي، ب. د.، & ستوك، س. ر. (2014). عناصر حيود الأشعة السينية (الطبعة الثالثة). التعليم بيرسون.

  5. كيتل، ج. (2004). مقدمة في فيزياء الحالة الصلبة (الطبعة الثامنة). وايلي.

  6. كيلي، أ.، & نولز، ك. م. (2012). علم البلورات وعيوب البلورات (الطبعة الثانية). وايلي.

  7. الاتحاد الدولي لعلم البلورات. (2016). الجداول الدولية لعلم البلورات، المجلد أ: تناظر مجموعة الفضاء. وايلي.

  8. جياكوفازو، ج.، موناكو، هـ. ل.، أرتيولي، ج.، فيتيربو، د.، فيراريس، ج.، جيلي، ج.، زانوتي، ج.، & كاتي، م. (2011). أساسيات علم البلورات (الطبعة الثالثة). مطبعة أكسفورد.

  9. بويرجر، م. ج. (1978). علم البلورات الابتدائي: مقدمة للميزات الهندسية الأساسية للبلورات. مطبعة MIT.

  10. تيلي، ر. ج. (2006). البلورات والهياكل البلورية. وايلي.

جرب حاسبة ملر إنديسز اليوم لتحديد ملر إنديسز لأي طائرة بلورية بسرعة ودقة. سواء كنت طالبًا يتعلم علم البلورات، أو باحثًا يحلل هياكل المواد، أو مهندسًا يصمم مواد جديدة، ستساعدك هذه الأداة على تحديد وفهم الطائرات البلورية بسهولة.