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固体物理学课件:ch1-s7


确定一个格子的布拉伐格子、或者确定一个点 阵的布拉伐点阵,其一般步骤是:首先判断这个点 阵中的阵点(或原子)是否完全相同,包括化学性 质和几何环境,找出点阵的基元和对应的布拉伐点 阵;然后,判断该点阵的类型,找出能够反映该点 阵对称性的最小的周期性结构单元,确定是14 种布 拉伐格子中的哪一种。
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例如,对于边心立方,即除了立方体的上下底面之 外,其余4 个面都有面心阵点的立方体点阵,确定 该点阵的布拉伐格子时,首先分析得到该点阵的阵 点不是完全相同的,相邻两个面心阵点的几何环境 不同,并且面心阵点与立方体顶角上的阵点也不 同,边心立方体点阵中存在3种不同的阵点,即边心 立方体的基元由3个阵点组成,由此可得到边心立方 的布拉伐格子是简立方。
又例如,对于底心立方点阵,各阵点是完全相同 的,但是14种布拉伐格子中没有底心立方;由对称 性判断可知底心立方不属于立方晶系,而应属于四 角晶系,它是体积2倍于单胞的简单四角点阵,或者 说,底心立方点阵就是简单四角点阵,只是单胞选 取不正确、大了1倍,所以,底心立方的布拉伐格子 是简单四角。
3. 230个空间群(Space group)
七大晶系: (1)三斜晶系 Triclinic system (2)单斜晶系 Monoclinic system (3)正交晶系 Orthorhombic system (4)正方晶系 Tetragonal system (5)立方晶系 Cubic system (6)三角晶系 Trigonal system (7)六角晶系 Hexagonal system
两个对称元素的结合就会产生新的对称元素, 在七个晶系中把特征对称元素与基本对称元素进行 组合,就会产生32种不同的对称元素组合,这就是 32个点群。
晶胞参数的特征是各个晶系的宏观表现,是区 分七个不同晶系的必要条件但不是充分的条件, 只有特征对称元素是区分晶系的关键所在。
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7大晶系晶格的关系----从立方晶系推演出其他晶系
七大晶系的特征,如P35表 1-1
七个晶系及其特征对称元素
晶系 特征对称元素 立方 4个按立方体的对角线取向的三重轴 六方 六重轴(平行于C轴)或六重反轴 四方 四重轴(平行于C轴)或四重反轴 三方 三重轴(平行互相垂直的对称面或三个互相垂直的二重轴 一个二重轴或对称面 无或仅有一个对称中心
晶体的宏观对称性是晶体在旋转、反演等对称操 作下保持不变的性质。晶体的宏观对称性讨论的是晶 体外部结晶多面体的对称性;晶体的宏观对称性不仅 表现在几何外形上,而且反映在晶体的宏观物理性质 中。由于晶体在宏观上占有一定空间,不可能有平移 对称操作,所以宏观的晶体对称群只能由点对称操作 组成;晶体的宏观对称性是在晶体原子的周期性排列 基础上产生的,同时晶体原子的周期性排列又使晶体 的宏观对称性受到严格的限制,使宏观的晶体对称群 只有32种,称为32种点群,决定了晶体的32种宏观对 称类型。
小结:
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2. 14个布拉伐格子
有时为了获得较高的对称性,把原有晶胞 扩大,使成为带心的晶胞,由此在七个晶系中 可以得到14种不同的布拉伐格子,不带心的晶 胞称为简单晶胞(P),带心的称为复晶胞 (I,F,C)。
简单晶胞和复晶胞
简单晶胞
在选取复杂点阵
时,除了平行六面
体的顶点外,只能
(c)
在体心或面心有附
加阵点,否则将违
7 个晶系包含有14 种布拉伐格子。
1. 七大晶系
晶胞的三个基矢a b c沿晶体的对称轴或对称面 的法向,在一般情况下,它们构成斜坐标系。它们 间的夹角用 α 、β、 γ表示。即:
∠(a , b)= γ, ∠ (b, c )= α, ∠( a,c )= β
根据晶胞形状,也就是六个晶胞参数a、b、c , α、β、γ,以及晶胞中所容纳的特征对称元素,可以 把不同的晶胞分成七个类型,即七个晶系。
背空间点阵的周期
性,所以只能出现
这四类晶胞。
14 种布拉伐原胞
图 14种布拉维格子1--7 (1)简单三斜;(2)简单单斜;(3)底心单斜;(4)简单正交;(5) 底心正交;(6)体心正交;(7)面心正交
图 14种布拉维格子8--14
(8)简单四方;(9)体心四方;(10)六方;(11)简单三 方;(12)简单立方;(13)体心立方;(14)面心立方
§1-7 晶格的对称性
自然界中晶体多种多样、千变万化。晶体的宏 观对称性可以用32种点群来描述,由32 种点群描 述的晶体对称性,可以将晶体分为七大类,称为七 大晶系。每一个晶系具有一种类型的单胞基矢坐标 系,七大晶系对应着七种单胞基矢坐标系。
对称性相同的晶体可以具有不同的布拉伐格 子,即一个晶系中可以具有不止一种布拉伐格子,
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