تحديد البنى البلورية

اقترح ماكس فون لاوي أن البلورات يمكن أن تنتشر الأشعة السينية بسبب ترتيبها الذري الدوري.

تتفاعل الأشعة السينية، التي لها طول موجي يبلغ حوالي 100 بيكومتر مشابها للمسافات بين النوى في الجزيئات، مع الإلكترونات، مما يمكن تحديد البنية باستخدام جهاز الحيود بالأشعة السينية.

لاحقا، تم تطويره بواسطة ويليام ولورانس براج، حيث اعتبروا مصفوفة مرتبة من الذرات في مستويات الشبكة مفصولة بمسافة d. إذا اصطدمت موجتان من الأشعة السينية أحادية اللون بالبلورة، تنعكس موجة واحدة من ذرة في مستوى الشبكة الأولى والثانية من ذرة في المستوى الثاني للشبكة.

عند ضربها بزاوية عشوائية، تؤدي إلى تداخل مدمر، ولا تنتج أشعة سينية متناثرة قابلة للكشف. من ناحية أخرى، عند ضربها بزاوية محددة، يؤدي التداخل البنائي إلى أشعة سينية قابلة للقياس.

يحدث هذا التداخل البنائي إذا كانت المسافة الإضافية التي قطعتها الموجة الثانية تساوي مضاعفا للطول الموجي، معبرا عنه ب 2d sin θ_B.

تعرف هذه المعادلة بقانون براج للحيود الوحيد، الذي يربط بين طول موجة الأشعة السينية، وتباعد شبكة البلورات، وزاوية السقوط.

يسمح قانون براج بترتيب حيود مختلف، كل منها يقابل قيم تكاملية ل n.