
【化】 reciprocal lattice
close down; collapse; converse; fall; inverse; move backward; pour; reverse
amiable; change; easy; exchange
a little; dot; drop; feature; particle; point; spot
【計】 distributing point; dot; PT
【醫】 point; puncta; punctum; spot
【經】 point; pt
case; division; metre; square; standard; style
【計】 lattice
倒易點格(reciprocal lattice)是固體物理學中用于描述晶體周期性結構的重要數學工具,其定義為晶體原胞點格(正格子)的傅裡葉變換對偶空間。在漢英詞典中,其英文對應詞為"reciprocal lattice",可拆解為"reciprocal"(倒數/互易)和"lattice"(點陣)的組合。
核心定義與數學表達
倒易點格基矢$mathbf{b}_i$與正格子基矢$mathbf{a}_j$滿足正交歸一關系:
$$ mathbf{a}_i cdot mathbf{b}j = 2pi delta{ij} $$
其中$delta_{ij}$為克羅内克函數。這一關系表明倒易點格每個基矢垂直于正格子的兩個非共面基矢,其模長與正格子對應晶面間距成反比。
物理意義與應用
學科交叉關聯
該概念在材料科學中用于電子顯微成像分析,在化學領域則與分子晶體衍射數據庫(如劍橋結構數據庫CSD)的解析密切相關。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其列為晶體學标準術語集核心詞條。
倒易點格(倒易點陣/倒格子)是晶體學中的重要概念,用于描述晶體結構的傅裡葉變換空間性質。以下是詳細解釋:
基本定義
倒易點陣由正點陣(實際晶體點陣)通過傅裡葉變換得到。若正點陣基矢為a、b、c,其對應的倒易基矢a、b、**c** 滿足正交歸一關系:
$$
mathbf{a^} cdot mathbf{a} = 1, quad mathbf{a^} cdot mathbf{b} = 0, quad mathbf{a^} cdot mathbf{c} = 0
$$
其他基矢類似,确保倒易基矢與正基矢垂直且模長與晶面間距相關。
數學表達式
倒易基矢的計算公式為:
$$
mathbf{a^} = frac{mathbf{b} times mathbf{c}}{V}, quad mathbf{b^} = frac{mathbf{c} times mathbf{a}}{V}, quad mathbf{c^*} = frac{mathbf{a} times mathbf{b}}{V}
$$
其中 ( V = mathbf{a} cdot (mathbf{b} times mathbf{c}) ) 是正點陣單胞體積。
動量空間周期性
倒易點陣描述動量空間(k空間)的周期性,與正點陣的實空間周期性形成對偶關系。例如,晶體中電子波函數或X射線衍射的動量守恒可通過倒易點陣分析。
晶面與倒易矢量的對應
倒易矢量G = ha + kb + l**c*** 的方向垂直于正點陣的 (hkl) 晶面,其模長為該晶面間距的倒數。
衍射分析
X射線或電子衍射圖譜中的斑點直接對應倒易點陣的格點,通過分析衍射花樣可推導晶體結構。
能帶理論
在固體物理中,倒易空間用于描述電子能帶結構,例如布裡淵區的定義基于倒易點陣的幾何對稱性。
倒易點格通過數學變換将實空間晶體結構映射到動量空間,為分析晶體衍射、能帶等提供工具,是連接理論與實驗的關鍵橋梁。如需更深入推導或應用案例,可參考材料科學相關教材或文獻。
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