结晶学第十讲—空间群(2)
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(二)点群、单形及空间群点群:晶体可能存在的对称类型。
通过宏观对称要素在一点上组合运用而得到。
只能有32种对称类型,称32种点群表1- 3 32种点群及所属晶系同一晶系晶体可为不同点群的原因:阵点上原子组合情况不同。
如错误!未找到引用源。
,对称性降低,平行于六面体面的对称面不存在,4次对称轴也不存在。
理想晶体的形态―单形和聚形:单形:由对称要素联系起来的一组同形等大晶面的组合。
32种对称型总共可以导出47种单形,如错误!书签自引用无效。
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所示聚形:属于同一晶类的两个或两个以上的单形聚合而成的几何多面体。
大量的晶体形态是由属于同一晶类的单形聚合而成的封闭一定空间的几何多面体,如单形四方柱与平行双面形成了四方柱体的真实晶体形态空间群:描述晶体中原子通过宏观和微观对称要素组合的所有可能方式。
属于同一点群的晶体可因其微观对称要素的不同而分属不同的空间群,空间群有230种,见教材中表1- 4国际通用的空间群符号及其所代表的意义为:P:代表原始格子以及六方底心格子(六方底心格子为三方晶系和六方晶系所共有)。
F:代表面心格子。
I:代表体心格子。
C:代表(001)底心格子(即与z轴相交的平行六面体两个面中心与八个角顶有相当的构造单位配布)。
A:代表(100)底心格子(即与x轴相交的平行六面体两个面中心与八个角顶有相当的构造单位配布)。
R:代表三方原始格子。
其它符号:意义与前述相同表1- 4 晶体的空间群、点群、晶系、晶族一览表续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4续表1- 4/k/174/stu/content/1.1.3.2.htm。
晶体点群、空间群简要归纳本⽂只是很简要的归纳,具体内容还请见李新征⽼师群论书和其在蔻享的群论课。
另外推荐肖瑞春⽼师科学⽹博客的这篇博⽂,介绍了群论及后续的学习:若研究中涉及群论和物理性质相关,其中陈纲的《晶体物理学基础》书特别好,易懂,将主动变换和被动变换等分析得特别清晰,不过此书太厚,注意⽤到什么学什么,⽤minimized的知识来科研,否则被导师批评...1.对称操作、对称元素对称操作:保持系统不变的操作。
对称元素:它是⼀个⼏何实体,对称操作可以依据对称元素施⾏对称操作。
对称元素可以是点、直线、⾯等。
2.点群:1)定义:三维实正交群O(3)群的有限⼦群物理理解:实际上点群是实际的物理系统在三维空间的⼀些对称操作的集合。
这些对称操作会保持⼀个点不动。
2)点群分类第⼀类点群:只包含纯转动元素的点群。
第⼆类点群:点群中,除了纯转动元素,还包含转动反演元素的点群。
因为点群是O(3)群的⼦群,⽽O(3)群中有固有转动和⾮固有转动。
3)点群的性质{()}性质1:点群这个集合可以写成C k(2π/n)、IC k′2π/n′的形式,其中n,→k′,n′取有限个⽅向和值;C k(2π/n)是绕→k轴转2π/n⾓的操作。
性质2:设G是点群,K是G的纯转动部分,由于纯转动部分的乘积以及逆元必属于这个纯转动部分,所以K也是G的纯转动⼦群,即K=G∩SO(3)∘.点群G与其有限⼦群K的关系有以下三种可能的情况:1.G=K, 即点群只包含纯转动操作;称为第⼀类点群。
2.若点群G中除了纯转动操作,还包含纯空间反演操作I, 则可以通过G=K∪IK得到这种情况对应的第⼆类点群。
3.若点群G中除了纯转动操作,且G中不包含纯反演操作I时 , 此第⼆类点群G⼀定与⼀个第⼀类G+同构,其中,G+=K∪K+, ⽽K+定义为:K+={Ig∣g∈G,但g∉K}根据这⾥的第3点,可以知道构造这种情况对应的第⼆类点群的⽅法:根据⼀个已知的第⼀类点群K∪K+,即可以构造⼀个第⼆类点群K∪I K+.还可以证明K必须是K∪K+的不变⼦群,其阶数是K∪K+的⼀半。