2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：X 射線的衍射（ diffraction of X-rays ）

1、X 射線的衍射（ diffraction of X-rays ） 1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了高速電子撞一、X 射線的產(chǎn)生擊固體可產(chǎn)生一種能使膠片感光、空氣電離、熒光質(zhì)發(fā)光的中性射線， 稱為 X 射線。-KAX射線X射線管+K 陰極，A 陽極加速陰極發(fā)射的熱電子 A K間加幾萬伏高壓，X 射線管的結(jié)構(gòu)如下：小孔（直徑D）對兩個靠近的遙遠(yuǎn)的點(diǎn)光源的分辨離得太近不能分辨瑞利判據(jù)剛能分辨離得遠(yuǎn)可分辨ID*S1S20最小分辨角（angle of minimum resolution）：分辨本領(lǐng)（resolving power）： 不可選擇，望遠(yuǎn)鏡： 世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：建在了夏威夷山頂。世界上

2、最大的射電望遠(yuǎn)鏡：D = 330 mD = 8 m是美國國防部為了研究地球外空間建在了波多黎各島的阿雷西沃(Arecibo)天文臺，能探測射到整個地球表面僅1012W的功率，也可探測引力波。通過無線電波使研究人員“聽”到宇宙中的聲音。顯微鏡：D不會很大， 在正常照明下，人眼瞳孔直徑約為3mm，所以電子顯微鏡分辨本領(lǐng)很高，的結(jié)構(gòu)。 夜間觀看汽車燈，遠(yuǎn)看是一個亮點(diǎn)，移近才看出是兩個燈。逐漸（見書P177例4.2）?？煞直婕s 9m 遠(yuǎn)處的相距 2mm 的兩個點(diǎn)對 = 0.55 m（5500A）的黃光， 1，可觀察物質(zhì)電子 ：0.1A 1A（10 -2 10 -1 nm）例：人造衛(wèi)星上宇航員聲稱，當(dāng)其

3、瞳孔直徑為5.0mm，光源波長5500A時，他恰好分辨離他160km的地面上兩點(diǎn)，光源若在理想條件下，這兩點(diǎn)距離為多少？威廉 . 倫琴1845 1923 由于發(fā)現(xiàn)X射線獲1901年（首屆）諾貝爾物理獎Wilhelm C.Rntgen德國人倫琴的實(shí)驗(yàn)室第一張X光片X射線準(zhǔn)直縫晶體勞厄斑 衍射圖樣證實(shí)了X 射線的波動性。勞厄（Laue）實(shí)驗(yàn)（1912）：獲得了1914年的諾貝爾物理學(xué)獎。 晶體相當(dāng)于三維光柵X射線 : 10 -2 101nm（10 -1 10 2 ）ddddsin12晶面ACBX 射線在晶體上的衍射1、衍射中心：: 掠射角d ： 晶面間距2、同一層晶面上點(diǎn)間散射光的干涉：每個原子都

4、是散射子波的波源3 、面間散射光的干涉：NaCl d =0. 28nm符合反射定律的散射光加強(qiáng)（晶格常數(shù)）散射光干涉加強(qiáng)條件：布拉格公式應(yīng)用已知、 可測d已知、d可測 X 射線晶體結(jié)構(gòu)分析。 X 射線光譜分析。共同獲得了1915年的諾貝爾物理學(xué)獎。布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg ）由于利用X射線分析晶體結(jié)構(gòu)的杰出工作，四、實(shí)際觀察X 射線衍射的作法1、勞厄法：使用 連續(xù)的X射線照射晶體，此法可定晶軸方向。得到所有晶面族反射的主極大。每個主極大對應(yīng)一個亮斑（勞厄斑）。X射線準(zhǔn)直縫晶體勞厄斑d這樣得到的衍射圖叫勞厄 (Laue)相。SiO2 的勞厄相2、粉末法： 用確定 的X射線入射到多晶粉末。大量無規(guī)晶面取向，總可使布拉格條件滿足。這樣得到的衍射圖叫德拜 (Dedye)相。此法可定晶格常數(shù)。粉末鋁 的德拜相1984年中國科學(xué)院郭可信和葉恒強(qiáng)院士在研究二十面晶體時，在Ti-Ni-V急冷合金中發(fā)現(xiàn)的五次對稱現(xiàn)象，與國外在同年發(fā)現(xiàn)的AI-Mn準(zhǔn)晶體有異曲同工之妙。五晶體對稱性的發(fā)現(xiàn)是對傳統(tǒng)晶體學(xué)的突破。五次對稱準(zhǔn)晶體的電子衍射圖例：（1）x射線以與晶面成2039角的方向入射到方解石上，出現(xiàn)第一級極大反射，若方解石的晶格常數(shù)d3x1