第二章晶体中的衍射

第二章晶体中的衍射第1页，课件共15页，创作于2023年2月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。第2页，课件共15页，创作于2023年2月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。第3页，课件共15页，创作于2023年2月新物理学完全可以说是从1895年，德国的伦琴（1845～1923）教授发现了X射线时开始的。第4页，课件共15页，创作于2023年2月特点：波长介于紫外线和γ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0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。X射线：第5页，课件共15页，创作于2023年2月实验室中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。

第6页，课件共15页，创作于2023年2月第7页，课件共15页，创作于2023年2月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p＝h/λ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λ＝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λ0由加速电压V决定：λ0=hc/(ev)第8页，课件共15页，创作于2023年2月应用：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。

第9页，课件共15页，创作于2023年2月电子衍射electrondiffraction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。

第10页，课件共15页，创作于2023年2月多晶金电子衍射花样第11页，课件共15页，创作于2023年2月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。第12页，课件共15页，创作于2023年2月中子衍射的特点：中子与物质中原子的相互作用有其特点:①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。第13页，课件共15页，创作于2023年2月②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。第14页，课件共15页，创作于2023年2月布拉格方程：根据图示，干涉加强的条件是：式中：n为整数，称为反射级数；

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