
【化】 crystal diffraction
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
diffract; diffraction
【化】 diffraction
【医】 diffraction
晶体衍射(Crystal Diffraction)是物理学和材料科学中用于分析晶体结构的关键技术,指当电磁波(如X射线)或粒子束(如电子、中子)通过晶体时,因晶体内部原子周期性排列产生的相干散射现象。其核心原理基于布拉格定律(Bragg's Law),即当入射波与晶格平面的间距满足特定角度关系时,散射波会因相长干涉形成衍射峰。
布拉格定律公式
$$ nλ = 2dsinθ $$
其中,( n )为衍射级数,( λ )为入射波长,( d )为晶面间距,( θ )为入射角。该公式由英国物理学家威廉·亨利·布拉格和威廉·劳伦斯·布拉格于1913年提出,奠定了X射线晶体学的基础。
实验方法分类
应用领域
晶体衍射技术支撑了多个学科的突破,包括DNA双螺旋结构的发现(1953年)、高温超导材料研究,以及药物分子靶点识别。工业上则用于半导体缺陷检测和合金应力分析。
晶体衍射是波动现象在晶体结构分析中的具体应用,其核心原理是通过波与晶体内部有序原子排列的相互作用,形成特定衍射图样以推断晶体结构。以下是详细解释:
晶体衍射是指当高能波(如X射线、电子波或中子波)照射晶体时,由于晶体中原子的周期性排列,波会在不同原子平面上发生散射并产生干涉,最终形成具有特定角度和强度的衍射图案。这种现象的本质是波的衍射与干涉叠加的结果。
布喇格定律
晶体衍射的强度极大值需满足布喇格条件:
$$
nlambda = 2dsintheta
$$
其中,(n)为衍射级数,(lambda)为入射波波长,(d)为晶面间距,(theta)为入射角。该公式表明,只有当波程差为波长整数倍时,才会形成相长干涉。
波长与晶格匹配
入射波波长需与晶格常量(约(10^{-10} text{m}))相当或更小,才能产生显著的衍射效应。
与小孔衍射不同,晶体衍射是由原子规则排列形成的三维衍射光栅效应,而小孔衍射是二维孔洞引起的单缝或圆孔衍射现象。
常用技术包括:
如需进一步了解具体实验案例或公式推导,可参考权威教材或科研文献。
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