2021-2022学年高二物理竞赛课件：X 射线的衍射（ diffraction of X-rays ）

1、X 射线的衍射（ diffraction of X-rays ） 1895年德国物理学家伦琴发现了高速电子撞一、X 射线的产生击固体可产生一种能使胶片感光、空气电离、荧光质发光的中性射线， 称为 X 射线。-KAX射线X射线管+K 阴极，A 阳极加速阴极发射的热电子 A K间加几万伏高压，X 射线管的结构如下：小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨离得太近不能分辨瑞利判据刚能分辨离得远可分辨ID*S1S20最小分辨角（angle of minimum resolution）：分辨本领（resolving power）： 不可选择，望远镜： 世界上最大的光学望远镜：建在了夏威夷山顶。世界上

2、最大的射电望远镜：D = 330 mD = 8 m是美国国防部为了研究地球外空间建在了波多黎各岛的阿雷西沃(Arecibo)天文台，能探测射到整个地球表面仅1012W的功率，也可探测引力波。通过无线电波使研究人员“听”到宇宙中的声音。显微镜：D不会很大， 在正常照明下，人眼瞳孔直径约为3mm，所以电子显微镜分辨本领很高，的结构。 夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，移近才看出是两个灯。逐渐（见书P177例4.2）。可分辨约 9m 远处的相距 2mm 的两个点对 = 0.55 m（5500A）的黄光， 1，可观察物质电子 ：0.1A 1A（10 -2 10 -1 nm）例：人造卫星上宇航员声称，当其

3、瞳孔直径为5.0mm，光源波长5500A时，他恰好分辨离他160km的地面上两点，光源若在理想条件下，这两点距离为多少？威廉 . 伦琴1845 1923 由于发现X射线获1901年（首届）诺贝尔物理奖Wilhelm C.Rntgen德国人伦琴的实验室第一张X光片X射线准直缝晶体劳厄斑 衍射图样证实了X 射线的波动性。劳厄（Laue）实验（1912）：获得了1914年的诺贝尔物理学奖。 晶体相当于三维光栅X射线 : 10 -2 101nm（10 -1 10 2 ）ddddsin12晶面ACBX 射线在晶体上的衍射1、衍射中心：: 掠射角d ： 晶面间距2、同一层晶面上点间散射光的干涉：每个原子都

4、是散射子波的波源3 、面间散射光的干涉：NaCl d =0. 28nm符合反射定律的散射光加强（晶格常数）散射光干涉加强条件：布拉格公式应用已知、 可测d已知、d可测 X 射线晶体结构分析。 X 射线光谱分析。共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg ）由于利用X射线分析晶体结构的杰出工作，四、实际观察X 射线衍射的作法1、劳厄法：使用 连续的X射线照射晶体，此法可定晶轴方向。得到所有晶面族反射的主极大。每个主极大对应一个亮斑（劳厄斑）。X射线准直缝晶体劳厄斑d这样得到的衍射图叫劳厄 (Laue)相。SiO2 的劳厄相2、粉末法： 用确定 的X射线入射到多晶粉末。大量无规晶面取向，总可使布拉格条件满足。这样得到的衍射图叫德拜 (Dedye)相。此法可定晶格常数。粉末铝 的德拜相1984年中国科学院郭可信和叶恒强院士在研究二十面晶体时，在Ti-Ni-V急冷合金中发现的五次对称现象，与国外在同年发现的AI-Mn准晶体有异曲同工之妙。五晶体对称性的发现是对传统晶体学的突破。五次对称准晶体的电子衍射图例：（1）x射线以与晶面成2039角的方向入射到方解石上，出现第一级极大反射，若方解石的晶格常数d3x1