晶向、晶面與晶體幾何

晶面夾角(interplanar angle)

兩個彼此傾斜的晶面之間形成一個夾角,而你常需要知道它——用來辨認晶面小面、判讀蝕坑,或在立體投影上標繪極點。兩面之間的夾角定義為它們法線之間的夾角(各自直挺挺伸出的箭頭),這與你直接量兩面之間的角度相同。

對立方晶體有一條乾淨的內積公式。若兩面為 (h1 k1 l1) 與 (h2 k2 l2),則 cos phi = (h1 h2 + k1 k2 + l1 l2) / (sqrt(h1^2 + k1^2 + l1^2) times sqrt(h2^2 + k2^2 + l2^2))。例如 (100) 與 (110) 的夾角:分子為 1,分母為 1 times sqrt(2),故 cos phi = 0.707,phi = 45 度。(111) 與 (100) 的夾角:cos phi = 1 / sqrt(3) = 0.577,得那個在立方晶體學處處出現的著名數字 54.7 度。

這條公式的方便是立方系獨享的奢侈。在立方晶體中,面法線沿同指數方向,故面夾角等於方向夾角,兩者都用同一條簡單的相加式。在任何較低對稱的晶系中,法線一般並不沿 [hkl],你必須改用倒晶格度規,而非那條天真的內積——若忘了自己身在哪個晶系,這是個實實在在的陷阱。

在立方晶體中,(111) 與 (100) 的夾角為 arccos(1/sqrt(3)) = 54.7 度,(100) 與 (110) 的夾角為 arccos(1/sqrt(2)) = 45 度。這些固定的角度,正是立方晶體的各晶面小面總以相同、可辨的傾角相交的原因。

立方內積式以指數給出兩面夾角——但僅限立方晶體。

這條簡單的內積公式只在立方晶體成立,因為那裡面法線沿 [hkl]。其他晶系須用倒晶格度規,否則會算出錯誤的角度。

又稱
angle between planes晶面間夾角面夾角