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11.21: X射线晶体学
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X射线晶体学
 
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11.21: X射线晶体学

单位细胞的大小和晶体中原子的排列可以根据晶体X射线 衍射 的测量来确定,称为X射线晶体学。

衍射

衍射是电磁波在遇到物理屏障时经历的旅行方向的变化,其尺寸与光波长相媲美。X射线是电磁辐射,波长大约与晶体中相邻原子之间的距离一样长(按几个安格斯特罗姆的顺序排列)。当一束单色X射线击中晶体时,其射线被晶体内的原子分散在四面八方。当向同一方向移动的散射波相互相遇时,它们会受到 干扰,这个过程使波结合产生振幅(强度)的增大或减小,这取决于组合波的最大分隔程度。

布拉格定律与布拉格方程

当某波长 、λ的X射线被相邻晶体平面中的原子散射而相隔一段距离 时,当两波在组合之前所游走的距离之间的差额是波长的整数因子 (n)时,它们可能会受到建设性的干扰。这是 布拉格定律。当衍射光束的角度 (θ)通过方程与波长和原子间距离相关时,满足此情况 :nλ = 2d θ。这种关系被称为 布拉格方程, 以纪念W.H.布拉格和W.L.布拉格,英国物理学家谁解释了这种现象。1915年,他们因自己的贡献而获得诺贝尔物理学奖。

本文改编自 《开放》第10.6节《化学2e:晶体固体中的晶体结构》。

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