自然界中的图形美矿物晶体.doc

自然界中的图形美矿物晶体 王汝成 王喆 在七年级数学中，同学们开始接触到立体图形，从球体到立方体，从锥体到柱体。课堂上，大家常列举日常生活中常见的各种图形，如足球、金字塔、魔方等。事实上，自然界中同样存在着各种各样规则而美丽的图形，矿物晶体就是其中一类。 矿物是自然界中形成的一类晶体，它们因成分相对固定而具有重要的工业价值，同时它们还因为具有相对固定的外形，有时是奇妙无比的晶形而具有独特的艺术价值，并因此受到矿物收藏家的青睐，甚至被当成宝石收藏。我们不妨举几例让同学们欣赏一下自然界中的美丽图形。 图1中的小球体既不是一颗白葡萄，也不是一粒白珍珠，而是自然界中的一种非常罕见的矿物，名叫毒石，是胶体沉淀而成的葡萄状集合体。 图1 立方体是常见的立体图形，黄铁矿就是这样一种常见的矿物，立方体的形态加上金黄色的颜色让人爱不释手。图2中的黄铁矿不仅呈现立方体晶形，而且是3个立方晶体镶嵌而成。 图5 图4 图3 图2 因棱的数目不同，棱柱可分为三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱，直至n棱柱。棱柱体也是矿物最常见的晶形，如电气石常表现为三棱柱（图3）、锆石经常是四棱柱（图4）、大家很熟悉的祖母绿宝石绿柱石的典型晶形则是六棱柱（图5）。但是，由于晶体对称定律的限制，自然界中不存在五棱柱，也不会出现像七棱柱、八棱柱等棱数大于6的棱柱。 锥体也是矿物中常见的晶形，只不过在结晶学术语中有些被称作为四面体、八面体，如钻石（矿物学名为金刚石）就具有八面体形态（图6），形似两个四棱锥底面相对合在一起。 矿物晶体图6 是美丽的，它们是神奇的大自然赐予人类的礼物。自然是我们的老师，亲近它们，用所学的数学知识理解、欣赏它们，你将会受益无穷。 [作者简介] 王汝成，南京大学地球科学系教授，博士生导师。1983年毕业于南京大学地质系，1988年法国图鲁滋Paul Sabatier大学获博士学位，2000年获国家杰出青年基金，2001年成为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。担任中国矿物岩石地球化学学会副秘书长,矿物学报、岩石矿物学杂志编委,科学通报特邀编辑。本文是王汝成教授与他在南京国际树人学校读书的儿子王喆合作写成。 本文摘自时代数学学习2004年第1，2合期（初一年级版）