點群
編輯在幾何學中,點群是具有共同固定點的對稱運算(歐幾里得空間中的等距)的數學群。 歐幾里德空間的坐標原點通常取為一個不動點,那么維度d中的每個點群都是正交群O(d)的一個子群。 點群用于描述幾何圖形和分子等物理對象的對稱性。
每個點群都可以表示為一組正交矩陣 M,它們根據 y = Mx 將點 x 變換為點 y。 點群的每個元素要么是旋轉(M = 1 的行列式),要么是反射或不正確的旋轉(M = ?1 的行列式)。
晶體的幾何對稱性由空間群描述,空間群允許平移并包含點群作為子群。 多于一維的離散點群來自無限族,但根據晶體學限制定理和比伯巴赫定理之一,每個維數只有有限數量的點群,這些點群在某個晶格或網格上對稱 維數。 這些是晶體學點群。
手性和非手性點群、反射群
編輯點群可分為手性(或純旋轉)群和非手性群。手性群是特殊正交群 SO(d) 的子群:它們僅包含保向正交變換,即行列式 +1 的變換。 非手性群還包含行列式 ?1 的變換。 在非手性群中,保向變換形成指數為 2 的(手性)子群。
有限 Coxeter 群或反射群是那些純粹由一組穿過同一點的反射鏡生成的點群。
點群列表
編輯一維
一維點群只有兩個,身份群和反射群。
二維
二維點群,有時稱為玫瑰花狀群。
他們來自兩個無限的家庭:
- n次旋轉群的循環群Cn
- n次旋轉和反射群的二面體群Dn
應用晶體限制定理將兩個系列的 n 限制為值 1、2、3、4 和 6,從而產生 10 個組。
由 1 個或 2 個鏡子定義的純反射點組的子集,也可以由它們的 Coxeter 組和相關多邊形給出。 這些包括 5 個結晶組。 反射群的對稱性可以通過同構加倍,通過平分鏡將兩個反射鏡映射到彼此,使對稱階數加倍。
三維
三維點群在研究分子對稱性時被廣泛使用,有時也稱為分子點群。
它們有 7 個無限系列的軸群(也稱為棱柱群)和 7 個額外的多面體群(也稱為柏拉圖群)。
將晶體學限制定理應用于這些群會產生 32 個晶體學點群。
當 Intl 條目重復時,xxx個用于偶數 n,第二個用于奇數 n。
反思組
由 1 到 3 個鏡面定義的反射點群,也可以由它們的 Coxeter 群和相關的多面體給出。 [3,3] 群可以加倍,寫作 [[3,3]],將xxx個和最后一個鏡像相互映射,將對稱性加倍為 48,并與 [4,3] 群同構。
四個維度
四維點群(手性和非手性)列于 Conway 和 Smith,第 4 節,
以下列表給出了四維反射群(不包括那些保留子空間固定且因此是低維反射群的反射群)。 每個群被指定為一個 Coxeter 群,并且像 3D 的多面體群一樣,它可以由其相關的凸正則 4-多面體命名。 相關的純旋轉群以半階存在,可以用帶'+'指數的括號 Coxeter 符號表示,例如 [3,3,3]+ 有三個 3 倍旋轉點和對稱階 60. 前后對稱群如 [3,3,3] 和 [3,4,3] 可以加倍。
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