题目
证明立方晶系的晶列[hkl]与晶面族(hkl)正交。
证明立方晶系的晶列[hkl]与晶面族(hkl)正交。
题目解答
答案
证明:设晶面族(hkl)的面间距为d,法向单位矢为
。按照密勒指数的意义,在立方晶系中,
的方向余弦可写成
,
, 
因此

式中,
分别为三个坐标的单位方向矢量。晶列[hkl]的方向矢量为

对比(1)、(2)两式,显然有

即
所以,晶列[hkl]垂直于晶面族(hkl)。
解析
步骤 1:定义晶面族(hkl)的面间距和法向单位矢量
设晶面族(hkl)的面间距为d,法向单位矢量为$\overrightarrow {n}$。根据密勒指数的意义,在立方晶系中,晶面族(hkl)的法向单位矢量的分量可以表示为:
$\cos (\overrightarrow {a},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/h}$ , $\cos (\overrightarrow {b},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/k}$ , $\cos (\overrightarrow {c},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/l}$
步骤 2:计算法向单位矢量$\overrightarrow {n}$
根据步骤1中的方向余弦,可以得到法向单位矢量$\overrightarrow {n}$的表达式:
$\overrightarrow {n}=h\dfrac {d}{a}i+k\dfrac {d}{a}\overrightarrow {j}+l\dfrac {d}{a}k=\dfrac {d}{a}(hi+k\overrightarrow {j}+l\overrightarrow {k})$
步骤 3:计算晶列[hkl]的方向矢量$\overrightarrow {R}$
晶列[hkl]的方向矢量$\overrightarrow {R}$可以表示为:
$\overrightarrow {R}=ha\overrightarrow {i}+ka\overrightarrow {j}+la\overrightarrow {k}=a(h\overrightarrow {i}+k\overrightarrow {j}+l\overrightarrow {k})$
步骤 4:证明晶列[hkl]与晶面族(hkl)正交
对比步骤2和步骤3中的表达式,可以得到:
$\overrightarrow {n}=\dfrac {d}{{a}^{2}}\overrightarrow {R}$
即$\overrightarrow {n}\ykparallel \overrightarrow {R}$
所以,晶列[hkl]垂直于晶面族(hkl)。
设晶面族(hkl)的面间距为d,法向单位矢量为$\overrightarrow {n}$。根据密勒指数的意义,在立方晶系中,晶面族(hkl)的法向单位矢量的分量可以表示为:
$\cos (\overrightarrow {a},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/h}$ , $\cos (\overrightarrow {b},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/k}$ , $\cos (\overrightarrow {c},\overrightarrow {n})=\dfrac {d}{a/l}$
步骤 2:计算法向单位矢量$\overrightarrow {n}$
根据步骤1中的方向余弦,可以得到法向单位矢量$\overrightarrow {n}$的表达式:
$\overrightarrow {n}=h\dfrac {d}{a}i+k\dfrac {d}{a}\overrightarrow {j}+l\dfrac {d}{a}k=\dfrac {d}{a}(hi+k\overrightarrow {j}+l\overrightarrow {k})$
步骤 3:计算晶列[hkl]的方向矢量$\overrightarrow {R}$
晶列[hkl]的方向矢量$\overrightarrow {R}$可以表示为:
$\overrightarrow {R}=ha\overrightarrow {i}+ka\overrightarrow {j}+la\overrightarrow {k}=a(h\overrightarrow {i}+k\overrightarrow {j}+l\overrightarrow {k})$
步骤 4:证明晶列[hkl]与晶面族(hkl)正交
对比步骤2和步骤3中的表达式,可以得到:
$\overrightarrow {n}=\dfrac {d}{{a}^{2}}\overrightarrow {R}$
即$\overrightarrow {n}\ykparallel \overrightarrow {R}$
所以,晶列[hkl]垂直于晶面族(hkl)。