對稱性與點群

對稱元素(symmetry element)

如果對稱操作是「轉動磁磚」這個動作,那麼對稱元素就是它所繞的那根看不見的軸釘。它是進行操作時所依據的幾何實體,一個點、一條線,或一個平面。你在晶體裡看不到它,但會用記號把它畫出來:實心多邊形代表旋轉軸,粗線代表鏡面。

每一種操作都有對應的元素。旋轉繞著旋轉軸(一條線)進行;反射在鏡面裡進行;反演通過反演中心(單一點)進行;旋轉反演繞著旋轉反演軸進行。一個元素可以承載好幾個操作:一根四重軸同時擁有 90、180、270 度的轉動(360 度就是恆等操作)。所以元素與操作有關聯,卻不是一一對應。

當你列出一個晶體的對稱,例如點群符號 4/mmm,每個字元都在命名一個元素:一根四重軸、一個與它垂直的鏡面(斜線加 m),以及兩組鏡面。讀符號就是在讀一串對稱元素。赫曼-摩根記號和熊夫利記號只是替同一批元素命名的兩種語言。

在符號 2/m 中,「2」是一個對稱元素(一根二重旋轉軸),「m」是另一個(一個鏡面);斜線表示鏡面與軸垂直。

對稱元素就是符號所列出的軸、面與點。

單一元素可以生出不只一個操作(一根六重軸給出 60、120、180、240、300 度的轉動),所以「元素」和「操作」的數目不一定相同。