倒格子讲解

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中文名称:倒格子英文名称:Reciprocallattice术语来源:固体物理学倒格子,亦称倒易格子(点阵),它在固体物理学中,特别是在晶格动力学理论、晶体电子论以及晶体衍射方面有着较为广泛的应用。1定义假定晶格点阵基矢a1、a2、a3(1、2、3表示a的下标,粗体字表示a1是矢量,以下类同)定义一个空间点阵,我们称之为正点阵或正格子,若定义b1=2π(a2×a3)/νb2=2π(a3×a1)/νb3=2π(a1×a2)/ν其中v=a1·(a2×a3)为正点阵原胞的体积,新的点阵的基矢b1、b2、b3是不共面的,因而由b1、b2、b3也可以构成一个新的点阵,我们称之为倒格子,而b1、b2、b3称为倒格子基矢。2性质1.倒格子的一个矢量是和晶格原胞中一组晶面相对应的,它的方向是该晶面的法线方向,而它的大小则为该晶面族面间距倒数的2π倍。2.由倒格子的定义,不难得到下面的关系ai·bj=2πδij3.设倒格子与正点阵(格子)中的位置矢量分别为G=αb1+βb2+γb3R=ηa1+θa2+λa3(α,η,β,θ,γ,λ皆为整数)不难证明G·R=2π(αη+βθ+γλ)=2πn,其中n为整数。4.设倒格子原胞体积为ψ,正格子原胞体积为v,根据倒格子基矢的定义,并利用矢量乘法运算知识,则可得到ψv=(2π)^3.5.正格子晶面族(αβγ)与倒格子矢量G=αb1+βb2+γb3正交(具体的内容及证明过程,请参考文献[1])3倒格子引入的意义这里简单的说一点,如上面的性质1,倒格子中的一个基矢对应于正格子中的一族晶面,也就是说,晶格中的一族晶面可以转化为倒格子中的一个点,这在处理晶格的问题上有很大的意义。例如,晶体的衍射是由于某种波和晶格互相作用,与一族晶面发生干涉的结果,并在照片上得出一点,所以,利用倒格子来描述晶格衍射的问题是极为直观和简便的。另外,在固体物理中比较重要的布里渊区,也是在倒格子下定义的。相关的内容可以参考文献[1-2]。

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