11.20
W 1913 roku ojciec i syn naukowcy William Henry Bragg i William Lawrence Bragg zauważyli, że kiedy promienie rentgenowskie padają na krystaliczne ciało stałe pod pewnym kątem, promienie rentgenowskie ulegają dyfrakcji i tworzą wzór regularnie rozmieszczonych plam.
Doprowadziło to do opracowania krystalografii rentgenowskiej, która wykorzystuje to zjawisko do określania struktur krystalicznych ciał stałych, od prostych związków jonowych po złożone makrocząsteczki, takie jak kwasy nukleinowe i białka.
Przypomnijmy, że dyfrakcyjne fale elektromagnetyczne ulegają konstruktywnym i destrukcyjnym zakłóceniom. W ten sposób powstają wzorce interferencyjne lub wzory dyfrakcyjne, pokazujące różną intensywność fal dyfrakcyjnych w różnych punktach przestrzeni.
Promienie rentgenowskie ulegają dyfrakcji przez elektrony atomów, jeśli atomy są regularnie rozmieszczone, a długość fali promieniowania rentgenowskiego jest podobna do odległości międzyatomowej.
Kiedy promienie rentgenowskie załamują się od atomów w różnych płaszczyznach, fale dyfrakcyjne mogą, ale nie muszą być w fazie. Zależy to od odstępów międzypłaszczyznowych, d i kąta, pod jakim promienie rentgenowskie padają na atomy, lub kąta padania, theta.
Dzieje się tak, ponieważ drogi, które pokonują promienie rentgenowskie od źródła do detektora, mają różne długości. Jeśli różnica ścieżek jest całkowitą wielokrotnością długości fali promieni rentgenowskich, to promienie rentgenowskie konstruktywnie interferują.
Daje to wzór regularnie rozmieszczonych plam fal dyfrakcyjnych obserwowanych przez Braggsa, gdzie każda plamka reprezentuje kąt dyfrakcyjny powodujący konstruktywną interferencję.
Zależność między kątem dyfrakcji, odstępami międzypłaszczyznowymi i długością fali promieniowania rentgenowskiego jest wyrażona równaniem Bragga. Ta zależność dostarcza informacji o leżącym u podstaw wysoce uporządkowanym układzie atomów w krysztale.
Ostatecznie parametry sieci można wyprowadzić na podstawie tych informacji za pomocą szeregu obliczeń. Nowoczesne instrumenty zbierają wzory dyfrakcyjne z wielu różnych orientacji i wykorzystują wzory i intensywności plamek do identyfikacji struktury krystalicznej, która z największym prawdopodobieństwem wytworzy obserwowaną kombinację wyników.
Rozmiar komórki elementarnej i rozmieszczenie atomów w krysztale można określić na podstawie pomiarów dyfrakcji promieni rentgenowskich na krysztale,…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.