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1、 1895年德国物理学家年德国物理学家伦琴伦琴发现了发现了高速电子撞高速电子撞17.517.5XX射线的衍射射线的衍射（ diffraction of X-rays ）一一. .XX射线的产生射线的产生击固体可产生击固体可产生一种能使胶片感光、一种能使胶片感光、空气电离、空气电离、荧光质发光荧光质发光 的中性射线，的中性射线， 称为称为 X 射线。射线。-KAX射线射线X X射线管射线管+K A 加速阴极发射的热电子加速阴极发射的热电子 A K间加几万伏高压，间加几万伏高压，X 射线管的结构如下：射线管的结构如下：1威廉威廉 . 伦琴伦琴1845 1923 由于发现由于发现X射线射线获获190
2、1年（首届）年（首届）诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖Wilhelm C.Rntgen德国人德国人2X射线射线准直缝准直缝晶体晶体劳厄斑劳厄斑 衍射图样衍射图样证实了证实了XX射线的波动性。射线的波动性。劳厄劳厄（LaueLaue）实验实验（19121912）：）： 晶体相当晶体相当于三维光栅于三维光栅X X射线射线 :10:10-2-210101 1nmnm（1010-1-110102 2）3dd d dsin 12晶面晶面ACB二二.XX射线在晶体上的衍射射线在晶体上的衍射1.1.衍射中心：衍射中心：:掠射角掠射角dd： 晶面间距晶面间距2.2.同一层晶面上同一层晶面上点间散射光的干涉：点间散射光
3、的干涉：每个原子都是散射子波的波源。每个原子都是散射子波的波源。 3.3.面间散射光的干涉：面间散射光的干涉：NaCl d =0. 28nm符合反射定律符合反射定律的散射光加强的散射光加强（晶格常数）（晶格常数） 4散射光干涉加强条件：散射光干涉加强条件：乌利夫乌利夫布拉格公式布拉格公式三三.应用应用 已知已知 、 可测可测d d 已知已知 、d d可测可测 XX射线晶体结构分析。射线晶体结构分析。XX射线光谱分析。射线光谱分析。共同获得了共同获得了19151915年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。布拉格父子布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg ）由于利用由于利用X射线射
4、线分析晶体结构的杰出工作，分析晶体结构的杰出工作，5威廉威廉 .亨利亨利 . 布拉格（父）布拉格（父）威廉威廉 . 劳伦斯劳伦斯 . 布拉格（子）布拉格（子）1862 19421890 19716四四.实际观察实际观察XX射线衍射的作法射线衍射的作法1.1.劳厄法：劳厄法：使用使用 连续的连续的X射线照射晶体，射线照射晶体，此法可定晶轴方向。此法可定晶轴方向。得到所有晶得到所有晶面族反射的主极大。面族反射的主极大。 每个主极大对应一个亮斑每个主极大对应一个亮斑（劳厄斑）。（劳厄斑）。X射线射线准直缝准直缝晶体晶体劳厄斑劳厄斑 d 这样得到的衍射图叫这样得到的衍射图叫劳厄劳厄 (Laue)相。相
5、。72.2.粉末法：粉末法：用确定用确定 的的X射线入射到多晶粉末上。射线入射到多晶粉末上。此法可定晶格常数。此法可定晶格常数。大量无规的晶面取向，大量无规的晶面取向，总可使布拉格条件得总可使布拉格条件得到满足。到满足。 这样得到的衍射图叫这样得到的衍射图叫德拜德拜 (Dedye)相。相。SiO2 的劳厄相的劳厄相粉末铝粉末铝 的德拜相的德拜相8 五五. X 射线衍射与普通光栅衍射的区别射线衍射与普通光栅衍射的区别 X 射线衍射有一系列的布喇格条件。射线衍射有一系列的布喇格条件。 晶体内有许多晶面族，晶体内有许多晶面族，一维光栅只有一个干涉加强条件：一维光栅只有一个干涉加强条件：光栅方程。光栅
6、方程。 晶体在晶体在 都确定时，都确定时，的关系。的关系。布喇格公式布喇格公式 一维光栅在一维光栅在 和入射方向角和入射方向角 i 确定后，确定后，衍射角衍射角 满足光栅方程。满足光栅方程。 对第对第i个晶面族有：个晶面族有：入射方向和入射方向和 一定时，一定时，不一定能满足不一定能满足总能有总能有91. 一个原理一个原理惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理2. 两种方法两种方法 半波带法半波带法 振幅矢量法振幅矢量法3. 三类问题三类问题 单缝、圆孔衍射单缝、圆孔衍射单纯衍射单纯衍射 光栅光栅 衍射和干涉的综合衍射和干涉的综合 X光衍射光衍射 空间光栅，空间光栅， 总体是衍射，总体是衍射， 具体处理是多光束干涉具体处理是多光束干涉衍衍 射射 小小 结结10（2）任何光学仪器都存在分辨率的问题）任何光学仪器都存在分辨率的问题（1）无论孔、缝，衍射都出现光的扩展）无论孔、缝，衍射都出现光的扩展， 几何光学几何光学透镜：透镜：光栅：光栅：（角）（角）（色）（色）4. 四点结论四点结论11（3）光栅方程）光栅方程（4 4）乌利夫）乌利夫布喇格公式布喇格公式k = 0，1，2， i ： 入射角入射角 ：衍射：衍射角角 ：掠射角掠射角 本本章结束章结束12
