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劳厄等人在1912年基于理论预见,使晶体材料中相距几十到几百皮米(pm)的原子是周期性排列的得到了证实。该周期排列的原子结构能够成为X射线衍射的“衍射光栅”。X射线具有波动特性,为几十到几百皮米波长的电磁波,并且具有衍射的能力。在X射线衍射学领域,这一实验被当作di一个里程碑。
原理
当在晶体中入射一束单色X射线时,,因为晶体的组分是由原子规则排列成的晶胞,这些规则排列的原子间距离和入射X射线波长的数量级一致,所以通过不同原子散射的X射线互相干涉,,使得某些特殊方向上有较强的X射线衍射产生。晶体结构关系到衍射线在空间分布的方位和强度,上述即是X射线衍射的基本原理。
布拉格方程
英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在1913年基于劳厄 ,不但将NaCl、KCl等的晶体结构成功地测定了,而且将布拉格方程(2dsinθ=nλ,式中d为晶面间距;n为反射级数;θ为掠射角;λ为X射线的波长)这一作为晶体衍射基础的著名公式提了出来。X射线衍射分析即是布拉格方程为根本依据。
动力学衍射理论
Ewald的理论叫做Ewald的理论,该理论注意到晶体内所有波的相互作用,认为在晶体内入射线与衍射线相干地结合,并且可以对能量来回地进行交换。
运动学衍射理论
Darwin的理论被叫做X射线衍射运动学理论。在该理论中,衍射现象被当作三维Frannhofer衍射问题来进行处理。认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射不相干,并且散射线通过晶体时不会再被散射。尽管如此处理,足够精确的衍射方向能够获得,也能够使衍射强度获得,然而运动学理论的根本性假并不完全合理。由于在晶体内散射线一定会被再次散射,除了和原射线相结合以外,散射线之间才能相互结合。在不久之后,这点Darwin就认识到了,并且在他的理论中作出了多重散射修正。
对于细小的晶体粉末来说,两种理论得到了一致的强度公式,然而对于大块完整的晶体来说,那么出正确的结果必须采用动力学理论才能得出。
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