С добавлением плоскости симметрии
Элемент симметрии | Класс симметрии | Формула симметрии | Сингония | |
порождающий | порождённый | |||
– | m | P | Моноклинная | |
`1 | 2/m | L2PC | Ромбическая | |
– | `6 | L3P | Тригональная | |
`1 | 4/m | L4PC | Тетрагональная | |
`1 | 6/m | L6PC | Гексагональная |
Планаксиальные классы симметрии получаются, если к порождающей оси симметрии n-го порядка добавить центр симметрии, параллельные плоскости симметрии и перпендикулярные оси 2. Для чётных осей при этом появятся ещё и поперечные плоскости (табл. 12).
Обозначение планаксиальных классов симметрии
Элемент симметрии | Класс симметрии | Формула симметрии | Сингония | |
порождающий | порождённый | |||
m | 2/m | L2PC | Моноклинная | |
¾ | mmm | 3L23PC | Ромбическая | |
m | `3m | L33L23PC | Тригональная | |
m | 4/mmm | L44L25PC | Тетрагональная | |
m | 6/mmm | L66L27PC | Гексагональная |
В планаксиальных классах нет полярных направлений. Символ класса 4/mmm можно записывать более подробно: , т. е. имеются единственная ось 4, параллельная оси Z, и плоскость m, нормальная к ней, две оси 2 в координатных направлениях и плоскости, нормальные к ним, и две оси 2 в диагональных направлениях и плоскости, нормальные к ним.
Мы рассмотрели все возможные сочетания, в которых порождающей была простая ось симметрии. Теперь в качестве основных осей симметрии возьмем инверсионные оси. В результате образуются инверсионно-примитивные и инверсионно-планальные классы, причём последние следуют из теоремы 6 (табл. 13 и 14).
Обозначение инверсионно-примитивных классов симметрии
Международное обозначение | Формула симметрии | Сингония |
`3 | L3С | Тригональная |
`4 | L`4 | Тетрагональная |
`6 | L3P | Гексагональная |
Обозначение инверсионно-планальных классов симметрии
Международное обозначение | Формула симметрии | Сингония |
`42m | L`42L22P | Тетрагональная |
`6m2 | L`63L23P = L33L24P | Гексагональная |
Из этих классов уже были выведены классы `3 и `6. Таким образом, для кристаллов низшей и средней категорий получилось 27 классов симметрии.
Выведем классы симметрии кристаллов высшей категории, у которых нет единичных направлений и обязательно есть несколько осей симметрии порядка больше двух. В многограннике все эти оси пересекаются в одной точке. Если есть две оси симметрии, то, согласно теореме Эйлера, в системе рождается третья ось. В результате возникают ограничения на взаимное расположение осей симметрии порядка больше двух. Этим ограничениям удовлетворяют только два сочетания, соответствующие осям симметрии тетраэдра и октаэдра (рис. 29). Следует отметить, что симметрия октаэдра совпадает с симметрией куба. В результате получаем два класса симметрии.
Классы симметрии тетраэдра и октаэдра
Ось | Многогранник | Класс симметрии |
3, 3, 2 | Тетраэдр | |
4, 3, 2 | Октаэдр |
У тетраэдра с осями координат совпадают три оси 2, у октаэдра, также как и у куба, – три оси 4. Цифра 3 на второй позиции в символе 23 или 432 означает наличие четырёх осей 3, проходящих через вершины куба или центры граней октаэдра, или через вершину и центр противоположной грани тетраэдра. Цифра 2 на третьей позиции означает 6 диагональных осей 2 октаэдра или куба.
Остальные классы кубической сингонии можно вывести так же как и для более низших сингоний путём добавления поочередно центра симметрии или плоскостей симметрии (табл. 16). Плоскости можно добавлять лишь двумя способами: три координатных плоскости или шесть диагональных. Другое расположение плоскостей приведёт к появлению новых осей симметрии. Оси 2 добавлять тоже нельзя, потому что исчерпаны все возможные сочетания осей.
Классы симметрии высшей категории, возникающие при добавлении
Центра и/или плоскости симметрии
Элементы симметрии | Класс симметрии | |||
порождающий | порождённый | символ | формула | |
`1 | Три координатных плоскости | m3 | 4L33L23PC | |
Плоскость m вдоль оси 2 | `1 | m3 | - " - | |
Плоскость m вдоль оси 3 | Шесть диагональных плоскостей; вместо осей 2 оси 4 | `43m | 3L44L36P | |
`1 | Три координатных плоскости; шесть диагональных плоскостей | m3m | 3L44L36L29PC | |
Плоскость m вдоль оси 4 | `1; шесть диагональных плоскостей | m3m | - " - | |
Плоскость m вдоль оси 3 | Три координатных плоскости;`1 | m3m | - " - |
Окончательно для кубической сингонии получаем 5 классов симметрии, которые представлены в табл. 17.