X射线衍射的发现及其历史意义(麦振洪)选编.ppt

X射线衍射的发现及其历史意义 纪念劳埃发现晶体X射线衍射100周年;;.uk/Centenary.aspx;Discovery of X-ray;Crookes tube;? 22 Dec. hand of Frau Rontgen ? 28 Dec. First paper “Eine Neue Art von Strahlen” “一种新的射线----初步报告” 维茨堡物理学医学会会刊 ? 5 Jan. 1896 “X-ray discovered by Rontgen” 维也纳新闻报 ? 23 Jan Alber von Kolliker suggested Rontgen ray First Nobel prize for Physics ;;晶体X-ray 衍射的发现;?慕尼黑大学中有理论物理教授索末菲，发现X 射线的 物理学教授伦琴和著名的晶体学家罗格（Groth）。 ?劳厄负责索末菲编纂《数学科学百科全书》中“波 动光学”条目 劳厄研究晶格理论 ?当时晶体的点阵结构还是一种假设，他坚决站在原 子论一边，反对某些哲学家怀疑原子存在的观点。 ?劳厄不止一次地提到：如果不确信原子的存在，他永 远也不会想到利用X射线透射的方法来进行实验。 ;艾瓦尔德(P. P. Ewald) 生于1888年1月23日德国柏林 卒于1985年8月22日美国纽约;?波动光学是19 世纪物理学的重要成就之一,干涉和衍射 是波动的两个主要特征,劳厄将一维光栅的衍射理论推 广到二维光栅。 ?与艾瓦尔德讨论中,当艾瓦尔德谈及他的理论和通常色散 理论的差异在于谐振子是排列成有规律的点阵。劳厄追 问,有何根据? 艾瓦尔德回答,晶体被认为具有这种内部 的规律性。劳厄再问谐振子的间距有多大,艾瓦尔德说 比可见光波长小得多,也许只有1/ 500～1/ 1000 ,确切值 不知道。 ?劳厄反复思考原来的问题并问,假如有波长很短的光通过 晶体将有什么结果? 艾瓦尔德说:“论文中第6 段的公式7 给出各个谐振子发生的波的叠加,在推导过程没有简化 或近似处理,因此对波长短的情况也适用。只要对此特 殊情况进行讨论就行了。我把这个公式抄给你,你可研 究这个问题。”谈话后艾瓦尔德忙于交论文,准备答辩。;?1912年得知劳厄X射线衍射实验后，重新看给劳厄 的公式，发现只要用1/a,1/b,1/c作一种格子的平移 周期(倒格子)，再做一个与入射X射线波长有关的 球(反射球)，就可解释衍射的几何关系。;;晶体X-ray 衍射的发现;;“从1912 年4 月21 日起,签字人(弗里德里希、克 里平、劳厄)曾从事X射线穿透晶体实验,指导思想是晶体的晶格会产生干涉,因为晶格常量大约是猜测的X射线波长的10 倍。存档的53 号及54 号底片为证。 照射物质：硫酸铜 曝光时间：30min；软X射线管电流：2mA 底片与晶体间的距离：53号30mm；54号60mm 光阑3(直径1.5mm)的距离：50mm 光源到晶体的距离：350mm 实验装置示意图：(略);?劳厄把二维光栅衍射理论推广到三维光栅情况,得到了 描述晶体衍射的劳厄方程 a (cosα0 - cosα) = hλ b (cosβ0 - cosβ) = kλ c (cosγ0 - cosγ) = lλ;?解决了当时科学上两大难题 ?晶体的点阵结构具有周期性 ?X射线具有波动性,其波长与晶体点阵结构周期 同一数级;布拉格方程的创立;?1912 年暑假,父子俩经常讨论劳厄的实验,老布拉格 试图用粒子学说解释劳厄等人的实验结果。 ?小布拉格暑假结束回到剑桥后就开始做X射线透过 ZnS 晶体的实验,发现底片与晶体的距离增大时,衍 射斑点变小。 晶面反射;?1912年10月导出布拉格方程 ;?为了照顾父亲的意见,小布拉格关于X射线衍射的第一篇文章取 题为“The Diffraction of short Electromagnetic Waves by a Crystal”(晶体短电磁波衍射),于1912 年11 月11 日在剑桥哲 学学会会刊刊登。 ?威尔逊(发明云雾室而获