第二章晶體中的衍射

第二章晶體中的衍射第1頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月19世紀末，物理學的天空，猛然閃出了三道金色的閃電，這三道閃電就是：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)的X射線；1896年柏克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性；1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)的電子，正所謂一年一道閃電，道道輝煌燦爛。第2頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月以這著名的三大發(fā)現(xiàn)作為堅實的基礎，人們又進一步研究發(fā)現(xiàn)了原子的可變性的大量化學同位素。與此同時，人類認識也開始長驅直入到原子核內(nèi)部。原子不可分的神話被毫不留情地打破，為現(xiàn)代電子技術這座摩天大樓夯下了厚重的基礎。這三大發(fā)現(xiàn)是科學技術從19世紀進入20世紀的隆隆禮炮，它莊嚴地宣告：科學技術新時代來到了。第3頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月新物理學完全可以說是從1895年，德國的倫琴（1845～1923）教授發(fā)現(xiàn)了X射線時開始的。第4頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：波長介于紫外線和γ射線間的電磁輻射。由德國物理學家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。波長小于0.1埃的稱超硬X射線，在0.1～1埃范圍內(nèi)的稱硬X射線，1～10埃范圍內(nèi)的稱軟X射線。X射線：第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗室中X射線由X射線管產(chǎn)生，X射線管是具有陰極和陽極的真空管，陰極用鎢絲制成，通電后可發(fā)射熱電子，陽極（就稱靶極）用高熔點金屬制成（一般用鎢，用于晶體結構分析的X射線管還可用鐵、銅、鎳等材料）。用幾萬伏至幾十萬伏的高壓加速電子，電子束轟擊靶極，X射線從靶極發(fā)出。電子轟擊靶極時會產(chǎn)生高溫，故靶極必須用水冷卻，有時還將靶極設計成轉動式的。

第6頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月法國物理學家德布羅意（1892～）在1924年提出一個假說，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子和質子、中子，都有波粒二象性．他把光子的動量與波長的關系式p＝h/λ推廣到一切微觀粒子上，指出：具有質量m和速度v的運動粒子也具有波動性，這種波的波長等于普朗克恒量h跟粒子動量mv的比．即λ＝h/（mv）．這個關系式后來就叫做德布羅意公式．X射線的短波極限λ0由加速電壓V決定：λ0=hc/(ev)第8頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月應用：X射線具有很強的穿透力，醫(yī)學上常用作透視檢查，工業(yè)中用來探傷。長期受X射線輻射對人體有傷害。X射線可激發(fā)熒光、使氣體電離、使感光乳膠感光，故X射線可用電離計、閃爍計數(shù)器和感光乳膠片等檢測。晶體的點陣結構對X射線可產(chǎn)生顯著的衍射作用，X射線衍射法已成為研究晶體結構、形貌和各種缺陷的重要手段。

第9頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月電子衍射electrondiffraction當電子波(具有一定能量的電子)落到晶體上時，被晶體中原子散射，各散射電子波之間產(chǎn)生互相干涉現(xiàn)象。晶體中每個原子均對電子進行散射，使電子改變其方向和波長。在散射過程中部分電子與原子有能量交換作用，電子的波長發(fā)生變化，此時稱非彈性散射；若無能量交換作用，電子的波長不變，則稱彈性散射。在彈性散射過程中，由于晶體中原子排列的周期性，各原子所散射的電子波在疊加時互相干涉，散射波的總強度在空間的分布并不連續(xù)，除在某一定方向外，散射波的總強度為零。

第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月多晶金電子衍射花樣第11頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月中子衍射熱中子流被固體、液體或氣體中的原子散射引起的衍射現(xiàn)象，用于研究物質（金屬）的微觀結構。第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月中子衍射的特點：中子與物質中原子的相互作用有其特點:①當X射線或電子流與物質相遇產(chǎn)生散射時，主要是以原子中的電子作為散射中心，因而散射本領隨物質的原子序數(shù)的增加而增加，并隨衍射角的增加而降低。中子流不帶電，與物質相遇時，主要與原子核相互作用，產(chǎn)生各向同性的散射，且散射本領和物質的原子序數(shù)無一定的關系。第13頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月②中子的磁矩和原子磁矩（即電子和原子核的自旋磁矩和軌道磁矩的總和）有相互作用，其散射振幅隨原子磁矩的大小和取向而變化。第14頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月布拉格方程：根據(jù)圖示，干涉加強的條件是：式中：n為整數(shù)，稱為反射級數(shù)；

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