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1、第三章 晶体对称,一、对称的概念 对称就是物体相同部分有规律的重复。如图I一43是由两个全等的三角形组成，但它并不是对称图形。因此，对称的图形还必须符合另一个条件，那就是这些相同的部分，通过一定的操作(如旋转、反映、反伸)可以发生重复，如图I一41蝴碟的两个相同的部分可以通过垂直平分它的镜面的反映，彼此重合；图I一42的花冠通过围绕一报垂直它井通过它中心的直线旋转，可以多次重复其原来的形象。,二、晶体对称的特点,1.所有晶体均有对称性 因为晶体具有格子构造，格子构造本身就是质点在三维空间周期性重复出现。2.晶体对称受空间格子构造规律的限制3.晶体对称不仅外形上对称，其物理、化学性质也体现在对称
2、上,三、对称操作和对称要素,欲使对称图形中相同部分重复，必须通过一定的操作，这种操作就称之为对称操作。在进行对称操作时所凭借的辅助几何要素(点、线、面)称为对称要素。晶体外形可能存在的对称要素和相应的对称操作如下：,1对称面(P),对称面是一个假想的平面；相应的对称操作为对于比平面的反映。它将图形平分为互为镜像的两个相等部分。对称面以P表示，在晶体中可以无或有一个或几个对称面（最多有9个，立方体中）。,晶体中对称面与晶面、晶棱可能有如下关系：,1)垂直并平分晶面；2)垂直晶棱并通过它的中心，3)包含晶棱。,2对称轴,对称轴是一条假想的直线；相应的对称操作是围绕此直线的旋转。当图形围绕此直线旋转
3、一定角度后，可使相等部分重复。旋转一周重复的次数称为轴次(n）。重复时所旋转的最小角度称基转角a，两者之间的关系为n360a。对称轴以L表示，轴次n写在它的右上角，写作Ln。,晶体外形上可能出现的对称轴如图I4I所列。,一次对称轴L1无实际意义，因为晶体围绕任一直线旋转360度。轴可以恢复原状。轴次高于2的对称轴，称高次轴。图I一46举例绘出了晶体中对称轴L2 L3 L4和L6。,晶体中不可能出现五次或高于六次的对称轴。这是由于它们不符合空间格子的规律。在空间格子中，垂直对称轴一定有面网存在，围绕该对称轴转动所形成的多边形应法符合于该面网上结点所围成的网孔。,图113垂直对称轴的面网的网孔a
4、b c d f 分别表示L2 L3 L4 L6的面网的网孔，符合格子构造，e g h分别表示的面网的网孔，不符合格子构造,从书中图1-13可以看出，围绕L2、L3、L4、L6所形成的多边形，都能毫无间隙地布满平面，都可能符合空间格子的网孔。但垂直L5、L7和L8所形成的正五边形、正七边形和正八边形却不能毫无间隙地布满平面，不符合空间格子的网孔，所以在晶体中不可能存在五次及高于六次的对称轴，这一规律，称为晶体的对称定律。,在一个晶体中，可以无也可以有一种或几种对称轴，而每一种对称轴也可以有一个或多个。如立方体有3L44L36L2(图I一48)。在晶体中，对称轴可能出露的位置为晶面的中心、晶棱的中
5、点或角项图I48a)。,3对称中心(C),对称中心是一个假想的点；相应的对称操作是对此点的反伸(或称倒反)。如果通过此点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的两端，必定可以找到对应点。对称中心以字母C来表示。,一个具有对称中心的图形，其相对应的面、棱、角部体现为反向平行。如图I410 a，C为对称中心，ABD与A1B1D1为反向平行，图I410b因ABAB与A1B1A1B1各自尚存在对中心，所以两者既为反向平行，也为正向平行。,反伸操作”可与“反映操作”做对比，两者不同之点仅在于反伸凭借一个点，反映凭借一个面。,四、对称型及其晶体分类,1.对称型概念,晶体中全部对称要素的组合称晶体的对称型
6、，也称点群。对称型写法：先对称轴L（按高到低顺序）其后为对称面P 最后写对称中心C比如：立方体的对称型为3L44L36L29PC,2.32种对称型,A类：27种，高次轴不多于1个的对称型。B类：5种，高次轴多于一个的对称型。,3.晶体的分类,三斜晶系（L1、C）低级晶族 单斜晶系（有一个L2 或P）（不含高次轴）斜方晶系（L2或P多于一个）三方晶系（有一个L3）三大晶族 中级晶族 四方晶系（有一个L4或L4i）（有一个高次轴）六方晶系（有一个L6或L6i）高级晶族 等轴晶系（有4个L3）（有多个高次轴）,根据晶体对称的特点可以对晶体进行合理的科学分类。晶体分类体系：三大晶族、七大晶系、三十二晶
7、类 首先，把属于同一对称型的晶体归为一类，称为晶类。晶体中存在32对称型，亦即有32晶类。根据是否有高次轴以及有一个或多个高次轴，把32个对称型归纳为低、中、高级三个晶族。在各晶族中，再根据对称特点划分晶系，晶系共有七个。它们是属于低级晶族的三斜晶系(无对称轴和对称面)、单斜晶系(二次轴和对称面各不多于一个)和斜方晶系(二次轴或对称面多于一个)；属于中级晶族的四方晶系(有一个四次轴)、三方晶系(有一个三次轴)和六方晶系(有一个六次轴)；属于高级晶族的等轴晶系(有四个三次轴)。,低级晶族（无高次轴）三斜晶系（无L2，无P）单面晶类 平行双面晶类 单斜晶系（L2或P不多于1个）轴双面晶类 反映双面
8、晶类 斜方柱晶类 斜方晶系（L2或P多于1个)斜方四面体晶类 斜方单锥晶类 斜方双锥晶类,中级晶族（只有一个高次轴）三方晶系（有一个L3）三方单锥晶类 三方偏方面体晶类 复三方单锥晶类 菱面体晶类 复三方偏三角面体晶类,四方晶系（有一个L4或L4i）四方单锥晶类 四方偏方面体晶类 四方双锥晶类 复四方单锥晶类 复四方双锥晶类 四方四面体晶类 复四方偏三角面体晶类,六方晶系（有一个L6或L6i）三方双锥晶类 复三方双锥晶类 六方单锥晶类 六方偏方面体晶类 六方双锥晶类 复六方单锥晶类 复六方双锥晶类,高级晶族（有数个高次轴）等轴晶系（有四个L3）五角三四面体晶类 偏方复十三面体晶类 六四面体晶类
9、 五角三八面体晶类 六八面体晶类,对称型的国际符号,（1）对称型中对称要素的国际符号对称型国际符号所采用的对称要素为对称面、对称轴和旋转反伸轴，对应符号分别为：对称面：m；一次、二次、三次、四次和六次旋转轴分别为：1、2、3、4、6；一次、二次、三次、四次和六次旋转反伸轴分别为：、。由于L1i=C，L2i=P，在国际符号中用表示对称中心C，用m表示L2i。旋转反伸轴国际符号的读法为，先读旋转轴次，再读“一横”。例如读为“四，一横”。,（2）对称型国际符号的表示方法对称型的国际符号不超过三位，书写顺序有严格规定，随晶系的不同而不同，具体顺序见表1-3。国际符号的书写方法就是按表中要求的顺序写出各方向所含的对称要素符号。对称面的方向是其法线的方向。当轴向与对称面法线处同一方向时用分式表示，轴次作分子，对称面作分母，例如四次轴和对称面法线方向一致，此方向的国际符号写成4/m。,对称型国际符号中三个位的取向,举例：1、L44P-4mm,作业题,1、形成晶体可以有哪些方式？2、详细叙述晶体的成长过程。3、何谓科塞尔理论?作图论证布拉维法则。4、简述一种人工合成晶体的方法。,
