第二讲晶体对X射线的衍射.ppt

内容提纲 固体物质对x射线的吸收和散射 光栅衍射和晶体对x射线的衍射 晶体学基本概念 x射线与物质相互作用Interaction between x rays and solid substances 过程复杂，就能量转换而言： μm与原子序数和波长 化合物和固溶体Compound and solid solution 一个原子的散射 一个原子的散射 定义原子散射因子：f 表示原子在特定方向的散射效率 原子的散射因子 除散射角影响外，在散射角相同时还与入射波长有关。 入射波长如何影响f ？ For a fixed value of θ, f is smaller for shorter-walvelength radiation. 紧密排列多原子散射Scattered by closely spaced atoms The scattered wave by each atom interfere（干涉） If the waves from each atom are in phase, then constructive interference occurs（相长干涉） If the waves are 180 out of phase, then destructive interference occurs （相消干涉） A diffracted beam （衍射束） is defined as a beam composed of a large number of superimposed scattered waves. Scattering , interfere and diffraction 相干散射 X射线被物质中的电子散射，产生在各方向产生与入射X射线同频率的电磁波。新的散射波之间发生的干涉现象称为相干散射。 X射线衍射技术的基础 衍射现象是散射的一种特殊表现。是相干散射波互相干涉加强的结果。 Atoms arrangement in Crystals and amorphous 晶体对x射线的衍射发现与启示 光栅衍射和晶体对x射线的衍射 杨氏双缝实验 光栅衍射 晶体对x射线的衍射 光栅衍射 晶体学进展 1784年，法国结晶学家奥伊(Hauy)提出晶体结构理论－晶胞学说； 1848年，法国结晶学家布拉维(AugusteBravais) 确定了14种空间点阵型式－空间点阵学说。由松克（Leonard Solmeke，1879年)、费多罗夫(Federow)和申夫利斯(Schoenflies，1891年)进一步完善。 从奥伊和布拉维的时代起，矿物学家便根据原子的空间点阵的简单排列直观地解释了结晶学的基本定律，即有理指数定律。但这个理论仍是一个待商榷的假设。 在慕尼黑大学的研究所里都陈放着松克的空间点阵模型。P·格罗特是慕尼黑一位矿物学教授，他赞同上述理论，劳厄从那里到很多东西，因此他很早就确信原子的真实性。 劳厄实验（1912） 启示 科学背景 杨氏实验十九世纪初，Thomas Yang died in 1829, 66 years before the discovery of X rays 1895. 光学衍射现象已经非常清楚，（光栅衍射），并且知道波动一旦遇到一组间隔相等的散射体，而这些散射中心的周期数量级又与波动的波长相同时，便会发生衍射。与光栅衍射可见光相似。 此前1912年以前，虽有人估计x射线时波长为1－2A的电磁波；也有人假设晶体是有原子以数A 距离周期重复排列构成；但是都没有得到证明。 讨论时的灵感思维，启发他设计实验。 知识背景和积累； 1902年夏进入柏林大学，在劳厄选择博士论文题目时，普朗克建议他做’“平行板干涉现象的理论”。 晶体学基本概念 晶体结构和空间点阵 晶胞和晶胞参数 晶面指数和面间距 均 匀 性： 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性： 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点： 晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。 规则外形： 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性： 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 晶体结构与空间点阵-A 晶体(crystal) It is solid.The arrangement of atoms in the crystal is periodic. 晶体结构与空间点阵-B 晶体结构＝空间点阵＋结构基元 结构基元：原子、分子或其集团 选择原则： 几何关系、计算公式最简单－－Bravais 晶胞 14布拉菲点阵 晶体结构基础知识 晶面指数 晶体结构基础知识 晶面间距 晶体结构基础知识 晶面间距 晶