第三章 晶体的宏观对称 第四章单形和聚形

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4 3 2 3L 4L 6L 9PC
(二)47种几何单形
几何单形:不考虑单形所属的对称型, 只考虑单形的形状,有47种几何单形。 1.单形的几何特征的观察内容: ①晶面数目 ②晶面的形状 ③晶面间的几何关系 ④晶面与对称要素间的关系
⑤通过中心的横切面形状等
2.单形的命名依据:
①单形的形状—柱、锥、立方体 ②横切面+单形的形状—四方柱、 斜(菱)方柱 ③晶面的数目—单面、八面体 ④晶面的形状—菱面体、五角十 二面体等
定理3( P和Ln的组合,面式组合) 如果有一个对称面(P)包含一个对称 轴 Ln ,则①必有 n 个 P 同时包含此 Ln ;② 相邻两个P的夹角为Ln的基转角的一半。 Ln × P(‖) → Ln n P 例:L22P、L33P、L44P、L66P 逆定理:如果有两个对称面相交,则 P的交线必为一个Ln,其基转角等于相邻 两个P的夹角的2倍,并导出其他n个包含 Ln的P。
国际符号和圣利斯符号祥见后
Leabharlann Baidu
晶类:属于同一对称性(点群)的晶体 为一晶类。 晶体的对称分类
六 晶体的对称分类
根据晶体的对称特点,可以将其 划分为三个晶族(根据是否有高次 轴或高次轴的多少来划分)、七个 晶系(在晶族中,根据对称型的特 点来划分晶系)。
各晶族、晶系晶体对称的特点
晶族 晶族特点 晶系 等轴晶系 四方晶系 中级晶族 一个高次轴 六方晶系 三方晶系 对称型数量 5 7 7 5 对称特点 有4 L3 有1个L4 有1个L6 有1个L3 高级晶族 多个高次轴
由于全部对称要素都通过一点(几 何点 ) ,进行对称操作时该点不移动, 因此对称型也称为点群。
2.32种对称型
由于晶体对称要素的有限性, 对称要素组合的有规律性,因此,
晶体中的对称型也是有限的。这种
有限性表现在实际晶体中只有 32 种
对称型(赫赛尔 Hessel,1830)。
3.32种对称型的推导
由单形概念得出的推论② 在同一对称型中,由于晶面与对 称要素之间的位置不同,可以导 出不同的单形。
如:在3L44L36L29PC中,如果晶 面和L4垂直→立方体、晶面和L3垂直 →八面体、晶面和L2垂直→菱形十二 面体。
属于同一对称型的晶体,其晶面在 空间上的位置不同时,导致晶面外形上 的差异,即:同一对称型中可以出现不 同的几何形态。
四次轴,即z轴方向(c) 与四次轴垂直,在x或y轴方向(a) 与四次轴垂直,与位2成45°角(a+b) x轴方向(a) y轴方向(b) c轴方向(c) y轴方向(b) 任意方向
四方晶系
斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系
低级晶族晶体的对称分类
中级晶族晶体的对称分类
高级晶族晶体的对称分类
八.对称型的圣弗利斯符号
L1无实际意义,高于 2 次的对称轴称为 高次轴(L3、L4、L6)
轴次(n):旋转一周重复的次数;
基转角(α):重复时所旋转的
最小角度。
n = 360°/α
对称轴的分布
通过晶棱中点且垂直该晶棱的直线——L2; 通过晶面中心且垂直该晶面的直线——L4; 通过角顶的直线——L3
晶体的对称定律:晶体中只能出现轴 次为 1 、 2 、 3 、 4 、 6 的对称轴,而不 能出现5次或高于6次的对称轴。
1.对称面(P)
对称面为一假 想的面,相对应的 对称操作是对此平 面反映,它使图形 平分成两个镜像相
等的部分。
对称面的分布
垂直并平分晶面
垂直并平分晶棱 包含晶棱并穿过角顶
2.对称轴(Ln )
对称轴为一假想的直线,相 对应的对称操作是围绕此直线的 旋转 ,旋转一定角度后可使相同 (等)部分有规律地重复 。
各种旋转反映轴的图解
四 对称要素的组合
在结晶多面体中,当几种对称要素 同时存在时,任意两种对称要素的组合 必定要导出第三种对称要素。其作用等 于前两种对称要素作用之和。但对称要 素的组合不是任意的, 必须符合对称要 素的组合规律。
定理1( L2和Ln的组合,轴式组合) 如果一个 L2 垂直于 Ln 时,则①必有 n 个L2同时垂直此Ln; ②相邻两个L2的夹角 为Ln的基转角的一半。
各晶系对称型的国际符号中各位序所代表的方向
晶 系 国际符号 中的位序 1 2 3 代表的方向 x或y或z轴方向(a) 三次轴方向(a+b+c) x、y或x、z或y、z轴之间(a+b)
等轴晶系
三方及六 方晶系
1 2 3
1 2 3 1 2 3 1 1
六次或三次轴,即z轴方向(c) 与六次或三次轴垂直,在x或y或u轴方向上(a) 与六次或三次轴垂直,与位2的方向成30°角(2a+b)
定理4逆定理:如果有一个L2与一个 P斜交,则P的法线与L2的交角为δ,则 平行于P且垂直于L2的直线必为一Lin, n=360°/ 2δ。
定理5(欧拉定理,对称轴之间的组合)
两个对称轴的适当组合将产生第三 个对称轴
五 32个对称型(点群)及其推导
1.对称型的概念
晶体形态中,全部对称要素的组 合称为该晶体的对称型。
晶体对称 的有限性 所决定
3.对称中心(C)
对称中心为一假想 的点,相对应的对称操 作是对于此点反向延 伸 ,通过此点,等距 离两端必能找到相对应 的点 。
在晶体中可以 没有对称中心,若 有则只能有 1 个, 出现在晶体的中心。
规律
若晶体具有对称中心,其相应 的晶面、晶棱、角顶都体现反向平 行。其晶面必然都是两两平行而且 相等的,这一点可以用来作为判别 晶体有无对称中心的依据。
面式(×P(‖)): P、L22P、L33P 、L44P、L66P 倒转面式(×P(‖)C): Li42L22P、L i63L23P 面轴式 (×P(‖)×L2 ( ⊥ ) ) : L2PC 、 3L23PC 、 L33L23PC、L44L25PC、L66L27PC
B类对称型——推导从略
共有5种:
三 晶体的宏观对称要素和对 称操作
对称操作: 对称操作(变换)
就指能够使对称物体中的各个相同 部分作有规律重复的变换动作。 如:旋转、反映、反伸、旋转反 伸等。
对称要素:
对称要素就是指在进行对称操作 时所凭借的几何要素。
所凭借的点、线和面被分别称为 对称中心(C)、对称轴(Ln)和对 称面(P)。
32 种对称型可以分成 A 类( 27 种) 和B类(5种)。
A、B类对称型都可以用投影的方式 表达(推导)出来。 32 种对称型要 求重点掌握的对称型有11种。
A类对称型的推导
原始式: L1、L2、L3、L4、L6
倒转原始式: Li4、L i6
中心式(×C):C、L3C、L4PC、L6PC
轴式(×L2(⊥)):3L2、L33L2、L44L2、L66L2
国际符号中以1,2,3,4,6(n)和 1,2,3,4,6(n)分别表示各种轴次 的对称轴和旋转反伸轴;以 m 表示对称 面。 若对称面与对称轴垂直,则两者之 间以斜线或横线隔开,如:L2PC以2/m表 示;L4PC以4/m表示。 在国际符号中有1-3个序位,每一序 位代表一定的方向,并且在不同晶系中, 同一序位所代表的方向不同。
Ln × L2(⊥)→ Ln n L2 例:3L2、L33L2、L44L2、L66L2
逆定理:如果两个L2相交,在交点上并垂 直两个L2必产生一个Ln ,其基转角是两个 L2夹角的2倍,并导出其他n个在垂直Ln平面 内的L2。
定理2 ( P、 Ln和C的组合,中心式组合)
如果有一个对称面P垂直偶次对称轴Ln(n为偶
的规律创立的符号。
Schoenflies早期根据对称要素组合
Cn表示Ln,如C1、C2、C3、C4、C6
h表示水平,v表示直立;如C2h ,C6v
Dn表示Ln × L2(⊥)组合,如D3,D3h
i表示反伸;s表示反映;V代表D2,
T代表3L24L3;O代表3L44L36L2等
第四章 单形和聚形

数),则在其交点存在对称中心C。
Ln × C = Ln ×P(⊥)→ LnPC (n为偶数) 例:L2PC、L4PC、L6PC
逆定理:如果有一个偶次对称轴 L2n与对称中 心共存,则通过 C且垂直该对称轴必有一对称面 P。 或如果有一个对称面 P 与对称中心 C 共存,则过 C 且垂直P必有一个L2(这个L2可能包含在其他偶次 轴中而不独立出现)。
原始式 3L24L3
中心式 3L24L33PC
轴 式 3L24L36L2 面 式 3Li44L36P 面轴式 3L44L36L29PC
4.对称型的符号
习惯符号:(全面符号)以对称要 素总和的形式来代表对称型。
如:3L23PC
这种表示方法可以使全部对称要素一 目了然,但它不能反映出各对称要素间 的组合关系。
定理4( P和Lin的组合,倒转面式组合) 如果有1个L2垂直于n次旋转反伸轴 Lin,或 有一个P包含n次旋转反伸轴Lin时,则当n为奇 数时,必有n个共点的L2垂直此Lin和n个P同时 包含此Lin;当n为偶数时,必有n/2个共点的 L2垂直此Lin和n/2个P同时包含此Lin。 Lin × P(‖) = Lin × L2(⊥)→ Linn L2 n P 或 Lin n / 2 L2 n / 2 P 当n为偶数时,例:Li42 L22P;L i63 L23P 当n为奇数时,例:L i33 L23P=L33L2 3PC
※其辅助的对称操作有2个※
旋转+反伸
Li1=C
Li2=P
Li3=L3+C
Li4
Li6=L3+P⊥
各种旋转反伸轴的图解
5.旋转反映轴(映转轴)(Lsn)
旋转反映轴为一假想的直线和垂直 此直线的一个平面 ,相对应的对称操 作是围绕此直线的旋转后对对垂直此直 线上的一个平面的反映的复合操作,操 作后可使图形相等的部分重复。
单形
(一)单形概念 它是由对称要素所联系的一组晶面的组合。 即:单形是一个晶体上能够由该晶体 的所有对称要素操作而使它们相互重复的 一组晶面。 如:四方柱、立方体等通过对称要素 操作,单形上的所有晶面能够相互重复。
同一单形的晶面特征(1) 同一单形的 所有晶面在理 想情况下同形、 等大。
同一单形的晶面特征(2)
第三章 晶体的宏观对称
一 对称的概念
对称就是物体(或图形)中,
其相同部分之间的有规律的重复.
例:蝴蝶、 花冠、建筑物、面容、雪花
各 种 各 样 的 对 称
各 种 各 样 的 对 称
二 晶体对称的特点
晶体的对称表现为晶 面、晶棱、角顶作有规 律的重复——宏观对称。
晶体的对称性是 由晶体的格子构造所 决定的,研究晶体的 对称性对于认识晶体 的各项性质和晶体分 类具有重要意义。
斜方晶系
低级晶族 没有高次轴 单斜晶系 三斜晶系
3
3 2
多于1个L2或P
1个L2或P 无L2和P
低级晶族晶体的对称分类
中级晶族晶体的对称分类
高级晶族晶体的对称分类
七.对称型的国际符号
在现代文献中一般都采用的比较 简明的对称型符号。由Hermann和 Mauguin创立的,亦称HM符号。
国际符号既能表明了对称要素的 组合,也能表明了对称要素的方位, 这就要求读者要有明确的晶体定向 的空间概念。
对实际晶体而言,同一单 形的晶面的其它性质(如硬 度、解理的发育等等)以及 晶面花纹、蚀象等也都相同。
由单形概念得出的推论①
以单形中任意一个晶面为原始晶面,通 过对称型中全部对称要素的作用,一定会 导出该单形的全部晶面。即:不同对称型 可以导出不同的单形。 如:以立方体任意一个晶面为原始 晶面,通过3L44L36L29PC中全部对称要素 的作用,能导出立方体的全部晶面。
4. 旋转反伸轴(倒转轴、反轴、反 演轴)(Lin)
旋转反伸轴为一假想的直线和此直线上 的一个定点 ,相对应的对称操作是围绕此 直线的旋转和对此直线上的一个定点(相 当于对称中心)反伸的复合操作 ,图形围 绕此直线旋转一定角度后,再对直线上的
一个定点进行反伸,可使相等部分重复 。
Li4 的四方四面体及赤平投影
3.各晶族的单形
⑴.低级晶族的单形(7种)
单面、平行双面、双面、斜方柱、斜方锥、 斜方双锥、斜方四面体。 注意:通过斜方柱、斜方锥、斜方双锥、斜 方四面体中心的横切面为菱形。
同一单形的各晶面与相同对称要素间的 取向关系(平行、垂直、某一角度相交) 相互一致。 相同对称要素:借助其它对称要素,相 同对称要素间可以重复。 如:L44L25PC中的两种L2(分别指穿 过面中心和棱中点的)不是相同对称要 素。3L44L36L29PC中的3L4则是相同对称 要素。
同一单形的晶面特征(3)
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