原子物理学：第8章 第1节 X射线的发现及其波性_第1页
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文档简介

1、8.1 X射线的发现及其波性一、X射线的发现克鲁克斯设计了高真空的阴极射线管，后人称克鲁克斯管。1879年他证明了阴极射线是带电的粒子流（后汤姆孙进一步确认为是电子）。他还同时抱怨阴极射线管附近使照片发生莫名其妙的感光一事。1895年，伦琴用黑纸把阴极射线管包起来，发现1m远处的荧光屏上发出微弱的荧光，甚至将屏移出2m之外还有荧光出现。这种射线走直线，不反射、不折射，也不受磁场偏折。所以他称未知的射线为X射线。但它的穿透性很强，可穿透他夫人的手显示出手骨骼图象。伦琴夫人手指骨照片在医学上具有划时代意义。1895年12月28日，伦琴宣读了“论新的射线”；1901年获第一个诺贝尔物理奖。它与接下两

2、年宣布的放射性（1896）和电子的发现（1897）一起，揭开了近代物理的序幕。【本质】 X射线具有光所具有的一切性质：反射、折射、 偏振等，所以X射线从本质上来说是一种电磁波但其波长比通常的光波要短的多。【性质】 穿透性很强； 使荧光屏发出荧光； 使照相底片爆光； 使气体电离； 对动植物组织有刺激作用。1912年，劳厄提出借助晶体天然光栅观察X射线的衍射。很快被弗里德克和尼平实验所证实，证明了X光的波动性。劳厄因研究晶体的X射线获1941年诺贝尔物理奖。二、X射线的衍射X 射线照射晶体时，每个原子（表层，内层）受迫振动，并以此振动频率向各方向发出子波。每个原子都是散射子波的波源。布喇格父子提出

3、了研究 x 射线衍射更简单的方法，得出了x射线在晶体上衍射主极大的公式。(1915. Nob)晶格上的原子相当于缝;晶格常数相当光栅常数。整个晶体点阵是由一族相互平行的晶面组成的。 x 射线能穿入内部。先看同一层晶面上各个原子散射的衍射子波的干涉相当于光栅衍射; 零级主极大是最强的，我们只考虑它。在同一层晶面上散射的光，只有服从反射定律的, 光程差才为零，才是零级主极大。A1B1C1再看不同晶面的衍射子波的干涉并不是随便什么 角，都能在反射的方向获得干涉加强的结果。相邻晶面散射光 1 和 2 的光程差为d：晶面间距 (晶格常数） : 掠射角ddsin12晶面ACB必须各层晶面的散射光也干涉加强才行！布拉格公式：满足这样关系的方向上X射线衍射加强例题：（1）波长为0.210nm的X射线在NaCl晶体的天然晶面上“反射”，当掠角为21o50时，产生一级衍射极大。试确定晶体的晶格常数d。（2）根据d值和NaCl的密度（2.163g/cm3)，计算阿氏常数。已知Na的原子量为22.99，Cl的原子量为35.45。解: (1)布拉格公式(2)NaCl晶体是立方晶体，1cm3的正方体内所含的原子数为：N=(1/d)3，因此每克NaCl所含

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