大學(xué)物理§149x射線的衍射 布拉格方程

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了高速電子撞擊固體可產(chǎn)生一種能使膠片感光、空氣電離、熒光物質(zhì)發(fā)光的中性射線—X射線。獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

§14-9X射線的衍射布拉格方程一、X射線的產(chǎn)生倫琴(1845-1923)Ｘ射線管

K——熱陰極，發(fā)射電子。A——陽極（鉬、鎢、銅等金屬）。A——K間數(shù)萬伏的電壓，陰極發(fā)射的電子在強(qiáng)電場作用下飛向陽極，高速電子撞擊陽極時(shí)，X射線就從陽極發(fā)射出來。X射線冷卻水世界上第一張X光照片倫琴夫人的手的X光照片

X射線的波長在0.01nm到10nm之間。應(yīng)該產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象。X射線波長太短，用普通光柵無法實(shí)現(xiàn)。1912年，德國物理學(xué)家勞厄想到了晶體，晶體的粒子排列規(guī)則，是適合于x射線衍射的三維空間光柵。證實(shí)了X射線的波動(dòng)性(獲1914年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))。勞厄(1879-1960)X射線準(zhǔn)直縫晶體勞厄斑····勞厄?qū)嶒?yàn)裝置二、X射線在晶體上的衍射

d

12晶面ACB

O

——掠射角

d——晶面間距，稱為晶格常數(shù)1.衍射中心

X射線照射晶體時(shí)，每個(gè)原子都是散射子波的子波源，相當(dāng)于一維光柵的“縫”。2.點(diǎn)間干涉同一層晶面上各原子散射的射線中，滿足反射定律的反射線強(qiáng)度為最大。

反射線強(qiáng)度最大點(diǎn)間干涉3.面間干涉相鄰晶面散射光1和2的光程差：不同晶面的沿反射方向的散射光相互干涉

d

12ACB

O散射光干涉的加強(qiáng)條件布拉格公式

1913年英國布拉格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結(jié)果，并于1915年榮獲物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)．W.H.Bragg(1862-1942)

W.L.Bragg(1890-1971)例如：對(duì)DNA分子的X射線衍射照片分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu).DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)三、應(yīng)用1、已知

、

可測d—

X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。2、已知

、d可測

—X射線光譜分析。X射線衍射物理學(xué)獲獎(jiǎng)1901WilhelmConradRontgenx射線的發(fā)現(xiàn)1905PhilippEduardAntonLenard陰極射線工作1914MaxVonLaue晶體x射線衍射的發(fā)現(xiàn)1915SirWilliamHenryBraggSirWilliamLawrenceBraggx射線晶體結(jié)構(gòu)分析1917CharlesGloverBarkla元素特征x射線1924KarlManneGeorgSiegbahnx射線光譜分析1927ArthurHollyComptonx射線散射康普頓效應(yīng)1981KarlManneGeorgSiegbahnx射線電子能譜學(xué)顯微成像結(jié)構(gòu)分析1953Frits(Frederik)Zernike相村顯微鏡1986ErnstRuska電子顯微鏡1986GerdBinnigHeinr