高二物理競(jìng)賽x射線的衍射 布拉格方程課件

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了高速電子撞擊固體可產(chǎn)生一種能使膠片感光、空氣電離、熒光物質(zhì)發(fā)光的中性射線—X射線。獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

§14-9X射線的衍射布拉格方程一、X射線的產(chǎn)生倫琴(1845-1923)Ｘ射線管

K——熱陰極，發(fā)射電子。A——陽(yáng)極（鉬、鎢、銅等金屬）。A——K間數(shù)萬(wàn)伏的電壓，陰極發(fā)射的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下飛向陽(yáng)極，高速電子撞擊陽(yáng)極時(shí)，X射線就從陽(yáng)極發(fā)射出來(lái)。X射線冷卻水世界上第一張X光照片倫琴夫人的手的X光照片

X射線的波長(zhǎng)在0.01nm到10nm之間。應(yīng)該產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象。X射線波長(zhǎng)太短，用普通光柵無(wú)法實(shí)現(xiàn)。1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄想到了晶體，晶體的粒子排列規(guī)則，是適合于x射線衍射的三維空間光柵。證實(shí)了X射線的波動(dòng)性(獲1914年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))。勞厄(1879-1960)X射線準(zhǔn)直縫晶體勞厄斑····勞厄?qū)嶒?yàn)裝置二、X射線在晶體上的衍射d12晶面ACBO——掠射角d——晶面間距，稱為晶格常數(shù)1.衍射中心

X射線照射晶體時(shí)，每個(gè)原子都是散射子波的子波源，相當(dāng)于一維光柵的“縫”。2.點(diǎn)間干涉同一層晶面上各原子散射的射線中，滿足反射定律的反射線強(qiáng)度為最大。反射線強(qiáng)度最大點(diǎn)間干涉3.面間干涉相鄰晶面散射光1和2的光程差：不同晶面的沿反射方向的散射光相互干涉d12ACBO散射光干涉的加強(qiáng)條件布拉格公式

1913年英國(guó)布拉格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結(jié)果，并于1915年榮獲物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)．W.H.Bragg(1862-1942)

W.L.Bragg(1890-1971)例如：對(duì)DNA分子的X射線衍射照片分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu).DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)三、應(yīng)用1、已知、可測(cè)d—

X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。2、已知、d可測(cè)

—X射線光譜分析。例1

已知光柵狹縫寬為1.210-6m，當(dāng)波長(zhǎng)為500nm的單色光垂直入射在光柵上，發(fā)現(xiàn)第四級(jí)缺級(jí)，第二級(jí)和第三級(jí)明紋的間距為1cm，求：（1）透鏡的焦距

f

。（2）計(jì)算屏幕上可以出現(xiàn)的明紋最高級(jí)數(shù)。解：

由

比較可得

當(dāng)（缺級(jí)為）

而第二級(jí)明紋在屏上的位置為第三級(jí)明紋在屏上的位置由光柵公式，對(duì)第二級(jí)明紋有對(duì)第三級(jí)明紋有由此可知查表知

由（2）由

，可求得最高明紋級(jí)次為例2

以氫放電管發(fā)出的光垂直照射在某光柵上，在衍射角方向上看到和的譜線重合，求光柵常數(shù)的最小值。解：

由光柵譜線重疊滿足的條件例3

波長(zhǎng)600nm的單色光垂直入射到一個(gè)光柵上，測(cè)得第二主極大的衍射角為30度，且第三級(jí)主極大缺級(jí)。(1)光柵常數(shù)a+b等于多少？解（1）由光柵衍射公式（2）透光縫可能的最小寬度a等于多少?