晶格與單位晶胞

晶格平移向量(lattice translation vector)

如果你站在一個晶格點上,想跳到另一個晶格點,描述這一跳的箭頭就是晶格平移向量。因為圖案具有週期性,把整個晶體沿著這樣一個向量滑動,看起來會跟原本一模一樣——這是一種看不見的移動。

任何晶格平移都可寫成 R = u a + v b + w c,其中 u、v、w 是整數,a、b、c 是三個基向量(即晶胞的三個邊)。三個最短且互相獨立的向量就定義了單位晶胞。例如在邊長 a 的立方晶格中,沿 x 從一個角到下一個角的向量是 [100] = a;面對角線是 [110] = a + b,長度為 a 乘上 sqrt(2)。

這些向量就是晶體的平移對稱——把晶格映射回自身的操作。它們只能取整數組合這一點,正是週期晶體不可能有 5 重旋轉對稱的原因(晶體學限制定理)。以方括號寫成的 [uvw],就代表這樣一個晶向。

在立方邊長 a 的 FCC 晶格中,從一個角到最近面心的向量是 (a/2)[110] = (a/2)(a + b),長度 a/sqrt(2)。施加它會把晶體滑回自身。但 (a/2)[100] 並不是晶格平移——它會讓你落在兩個晶格點之間、一個沒有等價位置的地方。

只有基向量的整數組合,才是真正的晶格平移。

留意所用的基:對於置心晶格,最短的真正平移是基向量(單純向量)的組合,比慣用晶胞的邊還短。慣用晶胞邊的整數倍固然都是平移,但並非全部。

又称
translation vectorlattice vector平移向量晶格向量