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【精品】群论在固体物理中的运用(讲稿)p165-210_讲稿

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【精品】群论在固体物理中的运用(讲稿)p165-210_讲稿_第1页
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第四章点群及其应用复习:4.1点群点群描写系统的宏观对称性; 平移对称操作与微观对称性、空间群正当转动点群及其非任意性(除球之外) 极点、极点星(〃,V ) 除单位元外,群的极点数满足2工匕(闿一l) = 2(g —1)7=11 < (1 ) + (1 ) + — (1 ) < 2g 叫 叫即 1<2-(—+ — + ••• + —)<21 m2 mA得到入二2或3组:两个极点星(n, 1)、(n, 1) ; Cn群 三个极点星(2, n)、 (2, n)、 (n, 2) ; Dn群(2, 6)、(3, 4)、(3, 4) ; T群(2, 12)、(3, 8)、 (4, 6) ; O群(2, 30)、(3, 20)、(5, 12) ; P群 第一类点群(正当转动点群),11个, 第二类点群(含有非正当转动点群),21个 晶体点群共有32个准晶体,包含5度对称轴的点群; 新增加了5个晶系、28个准晶点群4.2晶体点群的对称操作及对称元素 晶体点群的对称操作:4种8个(1) c , (5个)n(2) 镜面反射(镜面反映)o(3) 中心反演I(4) 旋转反射(旋转反映)s (只有s独立)n 4对称操作之间的关系:(1) 同轴的两个转动(2) 两个镜面的连续操作〜转动(转角20 )(3) (镜面)(转动0 )〜镜面(夹角厅)(4) C C〜C (转角% ,转轴)w丄几zz2v 2u w(5) 可对易的对称操作对称元素在对称操作下,不动的点、线(转轴)、面。

1) 对称元素之间的关系:71两镜面(夹角刃)之间的交线,必为一转轴;(镜面)+ (n度转轴)一共n个镜面;兀两个2度轴(“)〜垂直的n度轴;2度轴+与之垂直的n度轴一共n个2度轴2) 某些特殊的对称元素主轴等价轴、等价面双向轴(定义,两个判定)(3) 图示对称元素的方法(群的图示)极射投影图(无主轴) 作业:1.习题4.12. 图示上述6对可对易的对称操作3. 习题4. 3 4.3晶体点群4.3.1 32个晶体点群附:可能的正多面体,只有5种: ■ j面心立方晶体的布里渊区(形状为截角八面体)H体心立方晶体的布里渊区体心立方晶体布里渊区的形状名称?正十二面体?不是!形状称为菱形十二面体、或菱十二面体体心立方晶体的布里渊区,形状被称为 正十二面体的有:[11黄昆.固体物理学•人教,1979.2 黄昆,韩汝琦.固体物理学.高教,1988. [3]李冠告.晶体结构几何学基础.南开大学岀版社,2000. 110.正确的有:[1] 方俊鑫,陆栋.固体物理学(上册). 上海科学技术出版社,1980. 235.[2] 顾秉林,王喜坤.固体物理学.清华大学出版社,1989. 62〜63. 4.3.2 32个点群的符号及所属晶系 点群的符号:熊夫利符号国际符号晶系:七类对称性、七种单胞坐标系 4.4点群的特征标表阿贝尔群的特征标表有16个点群是阿贝尔群 Cn、Cnh、S2m、C2V、D2、D2h阿贝尔群:C = g,所有g个不可约表示都是1维的。

每个不可约表示是一组数; 这组数也就是该表示的特征标系其中循环群有9个:Cn、C]h、^2m不仅c = g,而且群元的阶二g, Rg = E.对于循环群群元的阶二g,第/个不可约表示为严A = e•、 E = A8 =12兀 id兀即 A = e - > A2 =e ■、…、E = Ag =\i—2 z2—2A = e 、 A2 =e "2兀 =2龙…、E = Ag =\i—g 0 i2——gA = e 、A =e “例如:(1) C2={c2, E}群:A = e 2i— i2—即 c2=e 2 =-l A E = e 2 = i込(2) C4={c4,C42,C43,E}群:A =i警.q i2 毎 _ i3— z4—c4=e 4 =i =e 4 =_]、= 4 = -z E = e 4 =1e^2 = 1、fi1 = 一1、E = = i/2—3 :舟3 Z4—3e 4 =一1、土=幺 4 = i、E = e 4 = 1已3c4=e 4 =—i、满足矩阵元的正交归一、完全性关系;满足特征标的正交归一、完全性关系对于一般的阿贝尔群各群元的阶都是一个有限的整数,记为h,2兀i即 Ah =1, A = e h (注意力<g二厂) 利用特征标的正交归一、完全性关系,适当 地排列各群元的这些h个数。

例如:C2h={E, c2, 1}各群元的阶都是2,特征标均为1或-lo 按照特征标的正交归一、完全性关系,得到E c2 61 1111111-1-11 -1 -1 11-11-1点群的特征标表1、记号说明:一维:A (主轴转动的Z = D和B二维:E三维:T下脚标g (反演对称)和u (反演反对称). 例如:C2h2、 基函数的变换性质例如:r 2h、C2V3、 时间反演对称性及其简并 例如:c44.5双点群 对于点群G = { E , A, •:R,・・・}(称为单群) 对应的双点群为G={巨,A,・・・,R,・・・,兹,EA,…,ER,-}={E,A,・・・,R,・・・,E,入,…,臣,…}简介:群表C?类:重新分类特征标表:同态,附加表示4.6晶体的宏观性质与晶体的对称性。

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