x射线布拉格衍射
X射线的布拉格衍射
王浩
（北京邮电大学理院09级，邮编：100876）
摘要：X射线从发现之初，就开始用来检查人体内伤和金属部件的内部缺陷。布拉格衍射是发生在多层原子面反射方向上原子散射波。对于多层原子面，干涉加强的条件是晶体中任意相邻两个原子面上的原子散射波在原子面反射方向的光程差为波长的整数倍。而此实验的目的就是为了验证布拉格公式。
关键词：X射线；多层原子面；光程差的整数倍
在从经典物理学到量子物理学的过程中，X射线的研究起了十分重要的作用，20世纪30年代以前就有7位物理学家因为在这方面的先驱性工作获得诺贝尔物理学奖。其中，亨利布拉格和劳伦斯布拉格在1913年的工作中创立了一个极重要和极有意义的科学分支——X射线晶体结构分析。这项成果能够利用X射线系统探测晶体结构，受到科技界极大的关注。
1、布拉格方程的导出
布拉格定律是应用起来很方便的一种衍射几何规律的表达形式。用布拉格定律描述X射线在晶体中的衍射几何时，是把晶体看成是由许多平行的原子面堆积而成，把衍射线看成是原子面对入射线的反射。
当一束平行的X射线以θ角投射到一个原子平面上时，其中任意两个原子的散射波在原子面反射方向上的光程差为：
δ=CB-AD=ABcosθ-ABcosθ=0
这就说明A、B两个原子散射波在原子面反射方向上是干涉加强的。由于A、B的任意射线性，所以一个原子面对X射线可以在形式上看成为原子面对射线的反射。
对于多层原子面，干涉加强的条件是晶体中任意相邻两个原子面上的原子散射波在原子面反射方向的光程差为波长的整数倍。即：
δ=EB+BF=2dsinθ
所以，干涉加强的条件为
2dsinθ=nλ
实验中，要验证布拉格公式，必须保证入射角与反射角始终相等。在X射线衍射仪中，X
射线管的方向不能调节，一般采用旋转靶台和探测器的方法来满足此条件。因此，在仪器
中，一种工作模式为耦合模式。此时，当靶台旋转θ度时，探测器旋转2θ度。若在入射角
为零度时，我们使靶台和探测器耦合，则入射角始终等于反射角。
作图如下：
根据两图斜率可得： d（NaCl）=561.56pm d（LiF）
=401.63pm