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固体材料中是由大量的原子（或离子）组成的，衡量宏观固体材料原子数的多少我们用摩尔常数（阿伏伽德罗常数）来表示，1mol = 6.022×10²³个粒子。对于典型的碳原子而言，12g碳就有1摩尔。如此巨大数目的原子是以一定方式排列的，原子的排列方式就称为固体的结构。 现代固体物理学将固体材料分为三种：晶体、非晶体以及准晶体。理想晶体中原子排列十分有规则，原子排列呈现出周期性，并且具有长程有序性；而非晶体则不具有长程的周期性。
图2. 准晶的原子排列 晶体有分为单晶和多晶。我们可以引入一个晶粒的概念：晶粒是指原子或分子有规则排列的单元，若一块材料仅有一个晶粒组成，则为单晶。如果内部有许多晶粒，则为多晶。多晶中的每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性。 自然界中存在一类自然形成的晶体，就是矿物晶体。矿物在适合的地质背景下，只要自然环境条件允许（拥有溶洞或裂缝），就有可能发育成矿物晶体或矿物晶簇。 矿物晶簇是指由生长在岩石的裂隙或空洞中的许多矿物单晶所组成的簇状集合体，它们一端固定于共同的基地岩石上，另一端自由发育成晶体。 我们可以看一些常见的矿物晶体：
 注：括号中的为对应矿物晶体的主要成分的化学式 |
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图1. 单晶、多晶和非晶
