Пусть атомная плоскость задана с помощью двух принадлежащих ей непараллельных друг другу атомных рядов, которые описываются соответствующими символами [u1v1w1] и [u2v2w2]. Подобное определение плоскости эквивалентно заданию плоскости с помощью трех точек с координатами: [[u1v1w1]], [[u2v2w2]] и [[0; 0; 0]], поскольку две первые точки соответствуют координатам радиусов-векторов и , исходящими из третьей точки - начала координат [[0; 0; 0]].
Запишем уравнение плоскости (hkl) проходящей через начало координат: hx+ky+lz=0 и определим искомые индексы плоскости из условий принадлежности точек [[u1v1w1]] и [[u2v2w2]] этой плоскости:
hu1+kv1+lw1=0; hu2+kv2+lw2=0;
После умножения первого уравнения на w2, и второго уравнения на (-w1)и их сложения получим отношение индексов h и k, которое выражено через индексы двух заданных направлений:
h:k=(v1 w2 – v2 w1):(w1 u2 – w2 u1)
Аналогичным образом можем получить отношение для индексов k и l:
k:l=(w1 u2 – w2 u1):(u1 v2 – u2 v1)
Объединяя оба отношения, получим решение поставленной задачи в общем виде:
|
|
h:k:l=+-(v1w2 – v2w1):(w1u2 – w2u1):(u1v2 – u2v1) (3.1)
Для удобства вычисления индексов плоскости по заданным индексам принадлежащих этой плоскости направлений используют мнемоническое правило «перекрестного умножения». Для этого каждый из символов направлений записывают по два раза подряд - в строчку так, чтобы в одной строке были индексы одного направления и чтобы одноименные индексы при такой записи оказались в одинаковых столбцах:
Затем, отбрасывая крайние столбцы и выполняя перемножение в соответствии со стрелками, т. е. крест-накрест, получают результат, отвечающий формуле (3.1):
h:k:l=(v1 w2 – v2 w1):(w1 u2 – w2 u1):(u1 v2 – u2 v1)
Пользуясь правилом перекрестного умножения, найдем символ атомной плоскости АВС, проходящей через три вершины куба (рис. 3.1), по заданным символам диагоналей его граней ВС и АВ :
Таким образом, искомый символ плоскости АВС мы определили с точностью до знака: ±(111), поскольку выбранный порядок перемножения символов может быть произвольным.
Отметим важный результат, который можно получить, подставляя отношение (3.1) в выражение для нормали к плоскости.
При равенстве осевых единиц и взаимной перпендикулярности базисных векторов (т.е. для кубических кристаллов, для описания которых применяется привычная декартова система координат) выражение для нормали принимает следующий вид:
Тогда в соответствии с отношением u:v:w=m:n:p, символ, определяющий направление нормали , принимает вид [hkl], поскольку числа h, k, l являются координатами вектора нормали. Таким образом, в данном случае (и только в данном случае) численные значения индексов плоскости (hkl) и направления ее нормали [uvw] совпадают: h=u, k=v, l=w.
|
|
Например, нормаль к плоскости кубического кристалла описывается с помощью таких же индексов -
|