結晶構造をビー玉で再現

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結晶構造には
体心立方格子、面心立方格子、六方細密格子
とあります。

生徒さんのイメージが膨らむように、即席で空のCDケースとビー玉で原子の格子モデルを作ってみました。

面心と六方細密は同じ充填率です。なぜなら、一番初めの写真で3層目のビー玉が一層目(机に接触しているビー玉)の真上にあるのか、ずれているのかの違いがあるだけです。
写真で一層目をみると、六方細密っぽいけど、斜めに積みあがった青のビー玉9個は接触して正方形をなしています。のでこの構造は実は面心立方です。
六方細密にしたければ3層目を180度回転させて積み上げなおすだけで完成します。
1層2層のペアのサイクリックな積み上げが六方細密、1層2層3層の組のサイクリックな積み上げが面心立方になります。

2つ目の写真は45度傾けた方向から立方体を切り出すと面心構造ということがすぐわかりますね。

3つ目の写真はインターネットのページから使用させていただいたものです。印刷して切り取ると原子の大きさはすべて同一な3タイプの結晶構造が手に入ります。ルート計算が苦手な人はこの模型の寸法を測って充填率を求めてみることも可能ですね。