
【化】 crystal diffraction
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【醫】 Crys.; crystal
diffract; diffraction
【化】 diffraction
【醫】 diffraction
晶體衍射(Crystal Diffraction)是物理學和材料科學中用于分析晶體結構的關鍵技術,指當電磁波(如X射線)或粒子束(如電子、中子)通過晶體時,因晶體内部原子周期性排列産生的相幹散射現象。其核心原理基于布拉格定律(Bragg's Law),即當入射波與晶格平面的間距滿足特定角度關系時,散射波會因相長幹涉形成衍射峰。
布拉格定律公式
$$ nλ = 2dsinθ $$
其中,( n )為衍射級數,( λ )為入射波長,( d )為晶面間距,( θ )為入射角。該公式由英國物理學家威廉·亨利·布拉格和威廉·勞倫斯·布拉格于1913年提出,奠定了X射線晶體學的基礎。
實驗方法分類
應用領域
晶體衍射技術支撐了多個學科的突破,包括DNA雙螺旋結構的發現(1953年)、高溫超導材料研究,以及藥物分子靶點識别。工業上則用于半導體缺陷檢測和合金應力分析。
晶體衍射是波動現象在晶體結構分析中的具體應用,其核心原理是通過波與晶體内部有序原子排列的相互作用,形成特定衍射圖樣以推斷晶體結構。以下是詳細解釋:
晶體衍射是指當高能波(如X射線、電子波或中子波)照射晶體時,由于晶體中原子的周期性排列,波會在不同原子平面上發生散射并産生幹涉,最終形成具有特定角度和強度的衍射圖案。這種現象的本質是波的衍射與幹涉疊加的結果。
布喇格定律
晶體衍射的強度極大值需滿足布喇格條件:
$$
nlambda = 2dsintheta
$$
其中,(n)為衍射級數,(lambda)為入射波波長,(d)為晶面間距,(theta)為入射角。該公式表明,隻有當波程差為波長整數倍時,才會形成相長幹涉。
波長與晶格匹配
入射波波長需與晶格常量(約(10^{-10} text{m}))相當或更小,才能産生顯著的衍射效應。
與小孔衍射不同,晶體衍射是由原子規則排列形成的三維衍射光栅效應,而小孔衍射是二維孔洞引起的單縫或圓孔衍射現象。
常用技術包括:
如需進一步了解具體實驗案例或公式推導,可參考權威教材或科研文獻。
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