4.4. Álgebra Vetorial

Como as direções cristalográficas e as normais aos planos, numa rede cúbica, são ambas vetores, pode-se aplicar a elas as técnicas de multiplicação de vetores. Definem-se dois tipos de produtos entre vetores: produto escalar e produto vetorial.

4.4.1 – Produto escalar de dois vetores
O produto escalar dos vetores A e B é A.B e é um escalar, sendo o produto do módulo de um vetor (A) pelo módulo do componente do segundo vetor (B) na direção de A. Então,

(4.3)

Onde é o ângulo entre os vetores. Se A e B são decompostos segundo os eixos x, y e z,


(4.4)

Onde a, b e c são vetores unitários nas direções x, y e z, respectivamente. Então,

(4.5)

Já que u.u=1, v.v=1 e w.w=1 .
O produto escalar dos índices de duas direções (com vetores de módulo arbitrário) é

(4.6)

E, em particular, o produto escalar de duas direções perpendiculares é

(4.7)

O ângulo entre dois vetores A e B é obtido das equações 4.3 e 4.5,

(4.8)

Da mesma forma, o ângulo entre duas direções cristalográficas, como mostrado na Figura 4.d, é dado por

(4.9)

4.4.2 – Produto vetorial

O produto vetorial de A e B, que se escreve , é um vetor C cujo módulo é dado por:

(4.10)

Onde é o ângulo entre A e B. A direção de C é normal ao plano de A e B e é positiva se, girando A até B, produzir-se um movimento ao longo de C correspondente ao de um parafuso de rosca direita.
Diferentemente do produto de dois números, o produto vetorial não é comutativo. De fato,

(4.11)

Deve-se considerar também que o produto de dois vetores paralelos é nulo
(4.12)

Expressando A e B por seus componentes, o produto vetorial será:

=
= (4.13)

Que é igual a um determinante de terceira ordem. Assim, o produto vetorial pode ser escrito como:

= (4.14)

Os índices das direções serão

= (4.15)

Esta relação é usada comumente para se achar a direção da linha de interseção de dois planos (Figura 4.e) num cristal cúbico: a linha de interseção é perpendicular às normais a ambos os planos e sua direção é dada então pelo produto vetorial das duas normais.

Figura 4.d. Ângulo entre direções cristalográficas. O ângulo entre dois planos cristalinos é obtido pelo ângulo entre suas normais.

Figura 4.e. Interseção entre dois planos – perpendicular às normais a ambos os planos.