Обратная решётка. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Обратная решётка - периодпч. решётка в обратном пространстве, элементарные векторы трансляции к-рой b_i связаны с осн. векторами трансляции a_iисходной Браве решётки (прямой решётки) условиями

Узлы О. р. задаются соотношениями

где L_i - произвольные целые числа, i = 1, 2, 3 для трёхмерной решётки, i= 1, 2 для двухмерной. Размерность О. р. совпадает с размерностью прямой решётки. Так, для трёхмерной прямой решётки О. р. является трёхмерной с элементарными векторами трансляции, равными в соответствии с (1):

Здесь V = (а₁[а₂а₃]) - объём элементарной ячейки прямой решётки; объём элементарной ячейки О. р. равен

Вектор О. p. G_hkl = hb₁ + kb₂ + lb₃перпендикулярен плоскости с индексами кристаллографическими h, k, l.
Между прямыми и О. р. имеется взаимно однозначное соответствие, причём прямая решётка является обратной к обратной. Поэтому для каждого кристалла О. р. вводится однозначно, а симметрия О. р. полностью определяется симметрией решётки Браве кристалла. Напр.. О. р. для простой кубич. решётки - простая кубическая, для гранецентрир. кубической - объёмно-центрир. кубическая (и наоборот) и т. д.
Понятие О. р. является одним из основных в физике твёрдого тела. О. р. определяет структуру пространства квазиимпульсов квазичастиц. Их волновые векторы определены с точностью до векторов трансляции О. p. G; состояния квазичастиц, для которых квазиимпульсы отличаются на величину

а остальные квантовые числа одинаковы, тождественны. Поэтому область всех физически неэквивалентных значений волнового вектора квазичастицы образует элементарную ячейку О. р. Соответственно энергетич. спектр квазичастиц и др. функции волнового вектора являются периодич. функциями векторов трансляции О. р. При этом мн. характеристики квазичастиц кристалла могут задаваться разложением в ряд Фурье по векторам трансляции О. р. Это позволяет перейти к квазиимпульсному представлению для операторов и волновых функций квазичастиц по аналогии с переходом к импульсному представлению для частиц в свободном пространстве (см. Импульсное представление в квантовой механике).
Экстремумы энергетич. спектра обычно соответствуют точкам высокой симметрии ячеек О. р. При столкновениях квазичастиц сумма их квазиимпульсов сохраняется с точностью до G (см. Переброса процессы). Вигнера - Зейтца ячейка О. р. является первой Бриллюэна зоной для кристалла.
О. р. - важный матем. образ, находящий многочисл. применения в кристаллографии и физике твёрдого тела. Напр., понятие О. р. удобно использовать при описании дифракции частиц на кристаллич. решётке (см. Дифракция нейтронов, Нейтронография структурная, Рентгеновский структурный анализ, Электронография). Соответственно нейтроно- и рентгенограммы кристалла могут дать "изображение" О. р.

Литература по обратным решёткам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.