倒易点阵介绍
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倒易点阵晶体学中最关心通常是晶体取向,即晶面的法线方向。
倒易点阵是在晶体点阵的基础上按一定对应关系建立起来的空间几何图形(倒易空间),是晶体点阵的另一种表达形式。
将晶体点阵空间称为正空间。
倒易空间中的结点称为倒易点。
部分。
a a * = b把正点阵基矢与倒易点阵基矢的关系代入,得正点阵与倒易点阵的关系•O 点到(hkl)晶面的垂直距离就是晶面间距d hkl 。
倒数关系(大小)●d hkl =h a H H H1=•确定倒易矢量H ,就确定了正点阵晶面。
S hkl P 及Q ⊥•倒易矢量[hkl]的大小(模)就是其正点阵中相邻平行(hkl)晶面间距的倒数。
(倒—Reciprocal)进行矢量相乘并且展开。
a H hkl •在倒易点阵中,从原点指向阵点[坐标hkl ]的倒易矢量H hkl = ha* +kb* +lc*•H hkl 必和正点阵的(hkl )面垂直,•即倒易点阵的阵点方向[hkl ]*和正点阵的(hkl )面垂直:[hkl ]*⊥(hkl )。
CBAx y z(010)(100)(001)a例:由单斜点阵导出其倒易点阵•单斜点阵:b轴垂直于a和c轴。
左图图面为(010)面。
•从作图可以看出,正点阵和其对应的倒易点阵同属一种晶系。
把上面三个式子写成矩阵形式:•同理,可按下式求出与方向指数为[uvw]的方向相垂直的面的面指数(hkl):•例如,对立方系而言,a*●a* = b* ●b* = c*●c *=1/a2;a*●b* = b* ●c* = c*●a *=0;•u:v:w=h:k:l。
所以(hkl)面的法线指数和面指数同名,即为[hkl]。
倒易点阵名
倒易点阵是由被称为倒易点的点所构成的一种点阵,它也是描述晶体结构的一种几何方法,它和空间点阵具有倒易关系。
倒易点阵中的一倒易点对应着空间点阵中一组晶面间距相等的点格平面。
倒易点阵的概念在晶体结构和固体物理学中都有十分重要的作用。
到目前为止,大多数教程都是在密勒指数或晶面指数无关的情况下来定义倒易点阵概念的。
由于晶面指数的概念出现得很早,有一些老的晶体学和固体物理学教程中甚至没有提到倒易点阵这个概念。
在目前流行的固体物理学教科书中,对倒易点阵均有叙述,而且处处应用。
但是,倒易点阵概念的引入比较生硬,对倒易点阵与晶面指数的关系交待得不够清楚。
§2.3倒易点阵与爱瓦尔德球图解法一、倒易点阵的概念X 射线衍射晶体结构分析工作是通过衍射花样(包含衍射方向和强度信息)反推出衍射晶体的结构特征。
通过衍射花样反推晶体结构是复杂而困难的工作。
1921年爱瓦尔德(P.P. Ewald )通过倒易点阵可以把晶体的衍射斑点直接解释成晶体相应晶面的衍射结果。
也可以说,电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像。
倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的三维空间(倒易空间)点阵,它是一个虚拟点阵(通常将晶体点阵称为正点阵)。
它的真面目只有从它的性质及其与正点阵的关系中才能真正了解。
一、 倒易点阵中基本矢量的定义设正点阵的原点为O ,基矢为a 、b 、c ,倒易点阵的原点为O *,基矢为a *、b *、c *(图2-9),则有V b a c V a c b V c b a ⨯=⨯=⨯=***,, (2-11) 式中,V 为正点阵中单胞的体积:)()()(b a c a c b c b a V ⨯⋅=⨯⋅=⨯⋅= 图2-9 倒易基矢和正空间基矢的关系二、 倒易点阵的性质a ) 根据式(2-11)有(因为00cos *=⋅⋅=⋅=⋅b a b a b a θ)0******=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅b c a c c b a b c a b a (2-12)1***=⋅=⋅=⋅c c b b a a (2-13)b ) 在倒易点阵中,由原点O *指向任意坐标为hkl 的阵点的倒易矢量g hkl 为***lc kb ha g hkl ++= (2-14)Φ3在倒易空间中,画出衍射晶体的倒易点阵,以倒易原点O*为端点作入射波的波矢量k ,该矢量平行于入射束方向,长度等于波长的倒数,即λ1=k ,以O 为中心,1/λ为半径作一个球,这就是爱瓦尔德球。
若有倒易阵点G (指数为hkl )正好落在爱瓦尔德球的球面上,则相应的晶面组(hkl )与入射束的方向必满足布拉格条件,而衍射束的方向就是,或者写成衍射波的波矢量k ´,其长度也等于反射球的半径1/λ。
§2.3倒易点阵与爱瓦尔德球图解法一、倒易点阵的概念X 射线衍射晶体结构分析工作是通过衍射花样(包含衍射方向和强度信息)反推出衍射晶体的结构特征。
通过衍射花样反推晶体结构是复杂而困难的工作。
1921年爱瓦尔德(P.P. Ewald )通过倒易点阵可以把晶体的衍射斑点直接解释成晶体相应晶面的衍射结果。
也可以说,电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像。
倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的三维空间(倒易空间)点阵,它是一个虚拟点阵(通常将晶体点阵称为正点阵)。
它的真面目只有从它的性质及其与正点阵的关系中才能真正了解。
一、 倒易点阵中基本矢量的定义设正点阵的原点为O ,基矢为a 、b 、c ,倒易点阵的原点为O *,基矢为a *、b *、c *(图2-9),则有V b a c V a c b V c b a ⨯=⨯=⨯=***,, (2-11) 式中,V 为正点阵中单胞的体积:)()()(b a c a c b c b a V ⨯⋅=⨯⋅=⨯⋅= 图2-9 倒易基矢和正空间基矢的关系二、 倒易点阵的性质a ) 根据式(2-11)有(因为00cos *=⋅⋅=⋅=⋅b a b a b a θ)0******=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅b c a c c b a b c a b a (2-12)1***=⋅=⋅=⋅c c b b a a (2-13)b ) 在倒易点阵中,由原点O *指向任意坐标为hkl 的阵点的倒易矢量g hkl 为***lc kb ha g hkl ++= (2-14)Φ3在倒易空间中,画出衍射晶体的倒易点阵,以倒易原点O*为端点作入射波的波矢量k ,该矢量平行于入射束方向,长度等于波长的倒数,即λ1=k ,以O 为中心,1/λ为半径作一个球,这就是爱瓦尔德球。
若有倒易阵点G (指数为hkl )正好落在爱瓦尔德球的球面上,则相应的晶面组(hkl )与入射束的方向必满足布拉格条件,而衍射束的方向就是,或者写成衍射波的波矢量k ´,其长度也等于反射球的半径1/λ。
倒易点阵晶体学中最关心通常是晶体取向,即晶面的法线方向。
倒易点阵是在晶体点阵的基础上按一定对应关系建立起来的空间几何图形(倒易空间),是晶体点阵的另一种表达形式。
将晶体点阵空间称为正空间。
倒易空间中的结点称为倒易点。
部分。
a a * = b把正点阵基矢与倒易点阵基矢的关系代入,得正点阵与倒易点阵的关系•O 点到(hkl)晶面的垂直距离就是晶面间距d hkl 。
倒数关系(大小)●d hkl =h a H H H1=•确定倒易矢量H ,就确定了正点阵晶面。
S hkl P 及Q ⊥•倒易矢量[hkl]的大小(模)就是其正点阵中相邻平行(hkl)晶面间距的倒数。
(倒—Reciprocal)进行矢量相乘并且展开。
a H hkl •在倒易点阵中,从原点指向阵点[坐标hkl ]的倒易矢量H hkl = ha* +kb* +lc*•H hkl 必和正点阵的(hkl )面垂直,•即倒易点阵的阵点方向[hkl ]*和正点阵的(hkl )面垂直:[hkl ]*⊥(hkl )。
CBAx y z(010)(100)(001)a例:由单斜点阵导出其倒易点阵•单斜点阵:b轴垂直于a和c轴。
左图图面为(010)面。
•从作图可以看出,正点阵和其对应的倒易点阵同属一种晶系。
把上面三个式子写成矩阵形式:•同理,可按下式求出与方向指数为[uvw]的方向相垂直的面的面指数(hkl):•例如,对立方系而言,a*●a* = b* ●b* = c*●c *=1/a2;a*●b* = b* ●c* = c*●a *=0;•u:v:w=h:k:l。
所以(hkl)面的法线指数和面指数同名,即为[hkl]。