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11.21: X 射线晶体学
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X-ray Crystallography
 
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11.21: X 射线晶体学

晶体中原子的单元格和排列的大小可通过晶体对 X 射线衍射的测量 (称为 X 射线晶体学) 来确定。

衍射

衍射是电磁波在遇到尺寸与光波长相当的物理屏障时所经历的运动方向变化。 X 射线是一种电磁波辐射,波长约为邻近晶原子 (几埃的数量级) 之间的距离。 当一束单色 X 射线撞击晶体时,其射线会被晶体内的原子向各个方向散射。 当散射的波沿同一方向行进时,它们相互接触,它们将经历干涉,波通过该过程将振幅 (强度) 的增加或减小组合波最大值的分离程度结合到产率。

布拉格定律和布拉格方程

当某种波长 λ 的 X 射线被相邻晶体平面中的原子分散时,如果两个波组合前的距离差为波长的整数因子 n ,则它们可能会经历建设性的干涉。 这是布拉格定律。 当衍射光束的角度 θ 与方程的波长和原子间距离相关时,即满足该条件: = 2D sin θ。 这种关系被称为“布拉格方程以纪念 威廉·亨利·布拉格(W. H. Bragg) ”和“ 威廉·劳伦斯·布拉格(W. L. Bragg) ”,这是英国物理学家解释这种现象的原因。 1915 年,他们因贡献荣获诺贝尔物理学奖。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第10.6节:结晶固体中的晶格结构。

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