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文檔簡介
倒易點陣與晶帶定律材料研究方法
課程內(nèi)容一一一、背景二二、定義
三、正倒空間之間的關(guān)系四四、倒易矢量的基本性質(zhì)五五、晶帶定律與廣義晶帶定律
六、結(jié)論一、背景X射線衍射單晶體多晶體非晶體織構(gòu)電子衍射
倒易點陣是一個虛擬點陣,是由厄瓦爾德1921年在處理晶體衍射時根據(jù)Gibbs倒易空間的概念建立的,理論基礎(chǔ):傅立葉變換
正空間中的晶面按一定的規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)榈箍臻g的一陣點,所有晶面轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗幸?guī)則排列的陣點,組成倒空間的倒易點陣。倒空間的原點出發(fā)至該點為響應(yīng)的倒易矢量,矢量的方向垂直與晶面,矢量的大小為晶面間距的倒數(shù)。二、倒易點陣的定義規(guī)則:3)結(jié)果:正空間中的晶面在倒空間中表現(xiàn)為一個倒易陣點1)正點陣參數(shù):a、b、c、
、
、
,基矢量為2)倒易點陣參數(shù):a*、b*、c*、
*、
*、
*,基矢量為ONA(hkl)1/dhklxyzN
(1-29)該矢量即為晶面(hkl)的倒易矢量倒易矢量的構(gòu)建定義:因為矢量方向平行于晶面法矢量矢量大小等于晶面間距的倒數(shù)三、正倒空間之間的關(guān)系(1)同名基矢點積為1,異名基矢點積為0。(2)
垂直于所在面:
垂直于所在面:
垂直于所在面:立方晶系時:三、正倒空間之間的關(guān)系(3)倒空間的倒空間即為正空間(4)正倒空間的單胞體積互為倒數(shù):(5)正倒空間中角度之間的關(guān)系:
(6)倒易點陣保留了正點陣的全部宏觀對稱性(7)正倒空間矢量的點積為一整數(shù)。(8)正空間的一族平行晶面,對應(yīng)于倒空間中的一個直線點列。證明:設(shè)G為正空間中的一個點群操作為正空間矢量,G-1為G的逆操作,則對任一倒易矢量
因為點群操作是正交變換,操作前后空間中兩點的距離不變,因此兩個矢量的點積在某一點群的操作下應(yīng)保持不變,所以有:這就說明了倒空間中同樣存在著點群對稱性。也為正空間矢量為倒易矢量。同理,也是倒易矢量有(n為整數(shù))四、倒易矢量的基本性質(zhì)證明,倒易量的方向垂直于正點陣中的晶面(hkl)(1)假設(shè)晶面(hkl),該晶面離原點最近,且h、k、l為互質(zhì)的整數(shù)。三軸交點為A、B、C,面截距為:坐標軸單位矢量為:OA,OB,OC對應(yīng)的矢量:則AC、CB、BA矢量分別為:同理(2)倒易矢量的大小等于(hkl)晶間距的倒數(shù),即證明因為由性質(zhì)1可知為晶面(hkl)法向矢量;其單位矢量為同時因該晶面又是距原點最近的晶面,所以,原點到該晶面的距離即為晶面間距由矢量關(guān)系可得晶面間距為該晶面的單位法向矢量與面截距交點矢量的點積:
當晶面不是距離原點最近的晶面,而是平行晶面中的一個,其干涉面指數(shù)為(HKL),H=nh,K=nk,L=nl,此時晶面的三個面截距分別為同可證:
注意:五、晶帶定律與廣義晶帶定律
晶帶定律廣義晶帶定律1)可以判斷空間兩個晶向或兩個晶面是否相互垂直;2)可以判斷某一晶向是否在某一晶面上(或平行于該晶面);3)若已知晶帶軸,可以判斷哪些晶面屬于該晶帶;4)若已知兩個晶帶面為(h1k1l1)和(h2k2l2),可由式(1-48)求出晶帶軸;5)已知兩個不平行但相交的晶向,可求出過這兩個晶向的晶面;6)已知一個晶面及其面上的任一晶向,可求出在該面上與該晶向垂直的另一晶向;7)已知一晶面及其在面上的任一晶向,可求出過該晶向且垂直于該晶面的另一晶面。晶帶定律的作用六、小結(jié)1)倒易矢量的端點表示正空間中的晶面;端點坐標由不帶括號的三位數(shù)表示;2)倒易矢量的長度表示正空間中晶面間距的倒數(shù);3)倒易矢量的方向表示
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