
【化】 inversion axis
【计】 invertsion; P1 refutation
【化】 inversion
axes; axis; shaft; spindle
【医】 ax-; ax.; axes; axio-; axis; core
反演轴(rotoinversion axis)是晶体学中用于描述对称性的一种复合操作概念,其本质为旋转与倒置的叠加操作。国际晶体学联合会(IUCr)将其定义为:绕某一轴线旋转$frac{360°}{n}$角度后,再通过晶体中心点进行空间反演的操作组合,记为$bar{n}$(n为轴次,可取1、2、6)。例如,四次反演轴$bar{4}$包含90°旋转和中心反演两个连续动作,这种特殊对称性常见于黄铜矿等矿物晶体结构中。
数学表达上,反演轴操作可分解为旋转矩阵$R(θ)$与反演矩阵$-I$的乘积:
$$
S = -I cdot Rleft(frac{2π}{n}right)
$$
该公式在空间群理论中具有核心地位,被收录于《International Tables for Crystallography》。值得注意的是,反演轴与螺旋轴、旋转反射轴存在本质区别:前者通过空间反演实现对称,后者分别通过平移和镜像反射完成。
在材料科学领域,反演轴分析对X射线衍射图谱解析至关重要。如金刚石结构中存在的$bar{3}$反演轴,直接影响其(111)晶面的衍射强度分布模式。美国矿物学会数据库(Mindat.org)收录的超过200种矿物品种均明确标注了反演轴参数,印证了该概念在晶体分类中的实用价值。
反演轴(又称旋转-反演轴或反轴)是晶体学与分子对称性中的一种复合对称元素,指晶体或分子绕某一固定轴旋转特定角度后,再通过中心反演(即关于轴上某点的对称操作)能使结构复原的对称轴。其符号通常表示为$overline{n}$(如$overline{3}$表示三次反演轴)。
复合操作性质
反演轴的操作包含两个步骤:
数学表达式
若用公式表示,反演轴$overline{n}$的操作为:
$$
overline{n} = Rleft(frac{2pi}{n}right) cdot I
$$
其中$R$为旋转操作,$I$为中心反演。
反演轴与旋转反伸轴(回转-反演轴)概念类似,但需注意术语差异。例如,$overline{4}$次反演轴不能通过“四次旋转+中心对称”替代,因其操作顺序严格为旋转后反演。
主要用于描述晶体结构对称性(如立方体、四面体)及分子对称性分析,是国际晶体学表(International Tables for Crystallography)中的标准对称元素之一。
如需进一步了解具体晶系中的反演轴实例,可参考晶体学教材或权威数据库。
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