2.衍射晶体学与衍射原理
95页1、上次课 第第1章章 X射线射线(X-ray)的产生及其性质的产生及其性质 1.1 X射线的产生 1.2 X射线的性质及X射线谱 1.3 X射线与物质的相互作用 1.4 X射线的吸收 1.5 X射线的探测与防护 2015.3.17 实验室获得X射线的方式; X射线的本质及X射线谱; 获得单色X射线的方式,一种方式是选择合适的金属片吸收, 另一种方式是通过衍射方法除去不需要的射线。 X射线射线 样品台样品台 探测器探测器 2 测角仪测角仪 狭缝狭缝 102030405060 135 1311 137 131 0214 220 028 0014 026 006 008 111 0010 020 117 Intensity (a. u.) 2 (degree) X射线是波长范围在1-10000 pm的电磁波。用于测定晶体结构的X射线,波长 为50-250 pm,这个波长范围与晶体点阵面的间距大致相当。波长太长(250 pm), 样品对X射线吸收太大;波长太短(50 pm),衍射线过分集中在低角度区,不易 分辨。 晶体衍射方向是指晶体在入射X射线照射下产生的衍射线偏离入射线的角度。 衍射方向决定
2、于晶体内部结构周期重复的方式和晶体安置的方位。测定晶体 的衍射方向,可以求得晶胞的大小和形状。 联系衍射方向和晶胞大小、形状的方程有两个:Laue方程和Bragg方程。前者 以直线点阵为出发点,后者以平面点阵为出发点,这两个方程是等效的。 X射线衍射射线衍射 Bruker D8 Advance diffractometer Cu Kradiation ( = 1.5418 ) 第第1章、章、X射线的产生与性质射线的产生与性质 第第2章、衍射晶体学与衍射原理章、衍射晶体学与衍射原理 2.1 Laue方程方程 2.2 Bragg定律定律 2.3 Ewald作图作图 2.4 衍射线的强度、结构因子 第 衍射线的强度、结构因子 第3章、章、X射线衍射仪结构、工作原理 第 射线衍射仪结构、工作原理 第4章、多晶章、多晶X射线衍射方法及应用 第 射线衍射方法及应用 第5章、物相定性、定量分析章、物相定性、定量分析 晶体对X射线的衍射 X射线照射晶体时,其衍射方向有三种描述: 2.1 Laue方程; 2.2 Bragg方程; 2.3 Ewald作图法。 X射线衍射发现的那些事 纪念X射线衍射发现10
3、0周年 翻译改编自P.P. Ewald编写的X-ray衍射发现50周年: http:/www.iucr.org/publ/50yearsofxraydiffraction 其实就是劳埃(Laue)那些事。 劳埃1879年10月生,德国人。 劳埃早年(1899年)在德国三个大学学习数学、物理、化学。 后来普朗克1900年提出了量子理论,劳埃就去柏林,当了普朗 克(Plank)的学生,1903年在柏林拿了博士学位。 赵爱迪 中国科学技术大学 电子结构、电学、磁学和光学性质 劳埃后来又在德国跑了几个不同的地方,也曾回普朗克那里呆过, (可能)由于个人原因,最终他还是回到了慕尼黑。1909年秋天加入 索墨菲(Sommerfeld)在慕尼黑的研究组。 索墨菲当时已经是有名的大科学家,在编一本名为数学科学百科全 书的大部头,邀请了一批豪华阵容的物理学家,什么洛仑兹啊,玻 尔兹曼啊,范德华啊帮着写。劳埃也参与其中,编写波与光学的部 分。 劳埃也终于在慕尼黑结束了近30年的光棍生涯,娶了一位老爸是巴伐 利亚警官的美丽非凡的十分迷人的巴伐利亚女孩(不是据说,确实如 此)。 1912年1月,索墨菲组里的研
4、究生,意沃德(Ewald)正在撰写博士论 文。这家伙是研究晶体光学理论的,发现他的研究结果与传统理论存 在激烈的背离。意沃德知道劳埃混的地方多,对物理学很多方面都精 通,因此意沃德期望与劳埃讨论讨论他的博士论文。 劳埃在慕尼黑 劳埃与意沃德第二天就见面,并讨论了意沃德的研究结果。然 而,令意沃德吃惊的是,劳埃居然对意沃德的工作完全不懂。 意沃德对自己的工作一番详细介绍后,劳埃突然问:“如果极短波 长的波穿过晶体,你觉得有可能发生什么现象?” 意沃德打开他的论文,翻到第六段公式7,说:“这个公式显示了 结果,没有作任何近似或忽略,只需要讨论下这个公式在短波长 下的情况。然而,我必须几天内递交论文,准备答辩。非常欢迎 您来讨论这个公式。” 意沃德2月16日递交了论文,3月5日答辩,在他的论文中提出了 “倒易晶格”(reciprocal lattice)的概念。不过,意沃德忙得晕头 转向,跟劳埃讨论过后,就把劳埃对短波长光特别感兴趣这事给 忘了,直到他后来得知劳埃的X射线衍射实验结果。 劳埃与意沃德讨论 但是,劳埃没忘。 被索墨菲逮住编写大百科全书光与波部分的经验告诉 劳埃:如果波长与原子间
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