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11.21: Cristallographie aux rayons-X
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X-ray Crystallography
 
TRANSCRIPTION

11.21: Cristallographie aux rayons-X

La taille de la maille et la disposition des atomes dans un cristal peuvent être déterminés à partir de mesures de la diffraction des rayons X par le cristal, appelée cristallographie aux rayons X.

Diffraction

La diffraction est le changement dans la direction de propagation que subit une onde électromagnétique lorsqu'elle rencontre une barrière physique dont les dimensions sont comparables à celles de la longueur d'onde de la lumière. Les rayons X sont des rayonnements électromagnétiques dont les longueurs d'onde sont aussi longues que la distance entre les atomes voisins dans les cristaux (de l'ordre de quelques angströms). Lorsqu'un faisceau de rayons X monochromatiques frappe un cristal, ses rayons sont diffusés dans toutes les directions par les atomes à l'intérieur du cristal. Lorsque des ondes diffusées se propageant dans la même direction se rencontrent, elles subissent une interférence, un processus par lequel les ondes se combinent pour produire une augmentation ou une diminution de l'amplitude (intensité) qui dépend de la mesure dans laquelle les maxima des ondes combinées sont séparés.

La loi de Bragg et l’équation de Bragg

Lorsque les rayons X d'une certaine longueur d'onde, λ, sont diffusés par des atomes dans des plans cristallins adjacents séparés par une distance, d, ils peuvent subir une interférence constructive lorsque la différence entre les distances parcourues par les deux ondes avant qu'elles ne soient combinées est un facteur entier, n, de la longueur d'onde. C'est la loi de Bragg. Cette condition est remplie lorsque l'angle du faisceau diffracté, θ, est lié à la longueur d'onde et à la distance interatomique par l'équation : = 2d sin θ. Cette relation est connue sous le nom de l'équation de Bragg en l'honneur de W. H. Bragg et W. L. Bragg, les physiciens anglais qui ont expliqué ce phénomène. Ils ont reçu le prix Nobel de physique en 1915 pour leurs contributions.

Ce texte a été adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 10.6 : Structures de réseaux dans les solides cristallins.

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