《晶体中的衍射》PPT课件.ppt

第二章 晶体中的衍射 2.1概述,19世纪末，物理学的天空，猛然闪出了三道金色的闪电，这三道闪电就是：1895年伦琴发现的X射线；1896年柏克勒尔发现的天然放射性；1897年汤姆生发现的电子，正所谓一年一道闪电，道道辉煌灿烂。,以 这著名的三大发现作为坚实的基础，人们又进一步研究发现了原子的可变性的大量化学同位素。与此同时，人类认识也开始长驱直入到原子核内部。原子不可分的神 话被毫不留情地打破，为现代电子技术这座摩天大楼夯下了厚重的基础。这三大发现是科学技术从19世纪进入20世纪的隆隆礼炮，它庄严地宣告：科学技术新时 代来到了。,新物理学完全可以说是从1895年，德国的伦琴（18451923）教授发现了X射线时开始的。,特点：波长介于 紫外线 和 射线 间的电磁辐射 。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.11埃范围内的称硬X射线，110埃范围内的称软X射线。,X射线：,实验室中X射线由X射线管产生，X射线管是具有阴极和阳极的真空管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料）。用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。电子轰击靶极时会产生高温，故靶极必须用水冷却，有时还将靶极设计成转动式的。,法国物理学家德布罗意（1892）在1924年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都有波粒二象性他把光子的动量与波长的关系式ph/推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比 即 h/（mv）这个关系式后来就叫做德布罗意公式 X射线的短波极限 0 由加速电压V决定： 0 = hc /( ev ),应用：X射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有伤害 。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X 射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。,电子衍射 electron diffraction,当电子波(具有一定能量的电子)落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。晶体中每个原子均对电子进行散射，使电子改变其方向和波长。在散射过程中部分电子与原子有能量交换作用，电子的波长发生变化，此时称非弹性散射；若无能量交换作用，电子的波长不变，则称弹性散射。在弹性散 射过程中，由于晶体中原子排列的周期性，各原子所散射的电子波在叠加时互相干涉，散射波的总强度在空间的分布并不连续，除在某一定方向外，散射波的总强度 为零。,多晶金电子衍射花样,中子衍射,热中子流被固体、液体或气体中的原子散射引起的衍射现象，用于研究物质（金属）的微观结构。,中子衍射的特点：中子与物质中原子的相互作用有其特点:当X射线或电子流与物质相遇产生散射时，主要是以原子中的电子作为散射中心，因而散射本领随物质的原子序数的增加而增加，并随衍射角的增加而降低。中子流不带电，与物质相遇时，主要与原子核相互作用，产生各向同性的散射，且散射本领和物质的原子序数无一定的关系。,中子的磁矩和原子磁矩（即电子和原子核的自旋磁矩和轨道磁矩的总和）有相互作用，其散射振幅随原子磁矩的大小和取向而变化。,布拉格方程：,根据图示，干涉加强的条件是： 式中：n为整数，称