Рентгеновские лучи интерференция

Волновой характер движения микрочастиц. Как известно, для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления с одной стороны, монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны Я (или частотой колебания v) с другой стороны, оно состоит из микрочастиц — фотонов, переносящих кванты энергии. Явления дифракции и интерференции электромагнитного излучения (света, радиоволн, Y-лучей, рентгеновских лучей и пр.) убедительно доказывают его волновую природу. В то же время электромагнитное излучение обладает энергией, массой, производит давление и т. д. Так, известно, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на 1,5-101 т. [c.8]

Теория интерференции рентгеновских лучей. Интерференция рентгеновских лучей, как и световых лучей, происходит в том случае, если имеет место взаимное усиление или ослабление в зависимости от угла рассеяния соседних лучей после их отражения от плоскостей решетки. Условие, необходимое [c.208]

Применения рентгеновских лучей. Интерференция рентгеновских лучей за последнее время получила широкое применение для определения структуры кристаллов структурный анализ). Постоянную кристаллической решетки, т. е. расстояние между ее главными плоскостями, можно легко определить для кристаллов, имеющих простое строение, путем измерения всего лишь нескольких углов отражения. Вычисление ее производят на основании уравнения (1). Но и для веществ с очень сложным строением можно лишь на основании существования рентгеновских интерференций судить по крайней мере о том, являются ли эти вещества кристаллическими, т. е. построенными упорядоченно, или нет, так как только при кристаллическом строении, как это следует из теории, имеются условия для возникновения четких интерференционных полос или колец. В случае очень мелких кристалликов по методу Дебая — Шеррера получаются только расплывчатые, т. е. более или менее широкие интерференционные кольца, причем эти кольца тем шире, чем мельче кристаллики, так что по ширине интерференционных колец можно судить о величине кристалликов. Если диаметр кристалликов значительно меньше 1 т]х, то отчетливых интерференционных колец вообще не удается наблюдать. [c.210]

Интерференция рентгеновских лучей. Интерференция рентгеновских лучей появляется не только при их прохождении через кристаллы, но и при прохождении через жидкости у разреженных газов интерференция отсутствует. Факт существования интерференции доказывает наличие пространственной упорядоченности в расположении молекУЛ. Правда, пока еще неизвестно, какова протяженность таких областей с упорядоченным расположением не удалось также надежно истолковать наблюдаемые у жидкостей явления интерференции. Все же в этом направлении имеются достойные внимания попытки, в частности Г. В. Стюарта. У жидкостей с цепными молекулами интерференция рентгеновских лучей может быть согласована с представлением о наличии склонности к параллельному расположению цепей [14—15], как это наблюдается и в кристаллах (см. стр. 296). [c.272]

Явления дифракции и интерференции электромагнитного излучения (света, радиоволн, у-лучей, рентгеновских лучей и пр.) убедительно доказывают его волновую природу. В то же время электромагнитное излучение обладает энергией, массой, производит давление и т. д. Так, вычислено, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на J,5-10 кг. [c.11]

Рентгенография дает прямую информацию о расположении атомов в молекулах и кристаллах. Рентгеновские лучи, т. е. электромагнитные волны с длиной порядка 0,1 нм, рассеиваются иа электронных оболочках атомов. Интерференция волн, рассеянных веществом, приводит к возникновению дифракционной картины. При рассеянии иа кристалле можно рассматривать дифракцию как отражение рентгеновских лучей плоскостями кристаллической решетки (рис. 5.1). Дифракция наблюдается, если рассеянные волны находятся в фазе, т. е. разность хода равна целому числу п волн. Если расстояние между кристаллическими плоскостями равно (1, то условие дифракции (отражения) дается формулой Брэгга — Вульфа [c.130]

Рассмотрим прохождение через кристалл пучка рентгеновских лучей с длиной волны X. Ввиду значительной проникающей способности рентгеновского излучения большая часть его проходит через кристалл. Некоторая доля излучения отражается от плоскостей, в которых расположены атомы, составляющие кристаллическую решетку (рис. 1.77). Отраженные лучи интерферируют друг с другом, в результате чего происходит их взаимное усиление или погашение. Очевидно, что результат интерференции зависит от разности хода 6 лучей, отраженных от соседних параллельных плоскостей. Усиление происходит в том случае, когда б равно целому числу длин волн, тогда отраженные волны будут в одинаковой фазе. Как видно из рис. 1.77, луч Si отраженный от плоскости атомов Ри проходит меньший путь, чем луч S , отраженный от соседней плоскости Р , разность этих путей равна сумме длин отрезков АВ и ВС, Поскольку АВ ВС = d sin ф, то 6 = 2d sin ф (где d — расстояние между плоскостями отражения, ф — угол, образуемый падающим лучом и плоскостью). Усиление отраженного излучения происходит при условии [c.142]

Проходя через кристалл, рентгеновские лучи отражаются от узлов решетки (электронных оболочек атомов, ионов или молекул), отклоняются и интерферируют. Дифракционная картина воспроизводится на фотопленке в виде совокупности пятен — максимумов интерференции рентгеновских лучей (рис. 114). [c.182]

Рассеяние рентгеновских лучей электронами может быть когерентным (без изменения длины волны) и некогерентным. Во втором случае часть энергии рентгеновского кванта при упругом соударении передается электрону (эффект Комптона, который наблюдается в основном для жесткого рентгеновского излучения). Интерференция когерентно рассеянного излучения приводит к дифракционным эффектам. Поскольку длины волн рентгеновских лучей сравнимы с межплоскостными расстояниями в кристаллах, то кристаллы играют роль дифракционных решеток. Представим кристалл как комплекс параллельных плоскостей, на которых расположены атомы. Вследствие периодического строения расстоя- [c.12]

При прохождении через решетку кристалла рентгеновские лучи неравномерно рассеиваются и интерферируют между собой, усиливаясь или ослабляясь. Максимумы интерференции лучей отраженных от определенного семейства параллельно расположенных плоскостей кристаллической решетки, выражаются уравнением Вульфа—Брегга [c.60]

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ — электро магнитные колебания весьма малой длины волн, возникающие при воздействии на вещество быстрыми электронами. Р. л. открыты в 1895 г. В. Рентгеном. Волновая природа Р. л. установлена в 1912 г. М. Лауэ, открывшим явление интерференции Р. л. в кристаллах. Это открытие явилось основой развития рентгеноструктурного анализа. Р. л. невидимы для глаза, обладают способностью вызывать яркую видимую флюоресценцию в некоторых естественных и в искусственно изготовляемых кристаллических веществах, они действуют на фотоэмульсию и вызывают ионизацию газов. Этими свойствами Р. л. пользуются для обнаружения, исследования и практического использования Р. л. Различают два типа Р. л. тормозное и характеристическое излучение. Тормозное излучение возникает при попадании электронов на антикатод рентгеновской трубки оно разлагается в сплошной спектр. Характеристические Р. л. образуются при выбивании электрона из одного из внутренних слоев атома с последующим переходом на освободившуюся орбиту электрона с какого-либо внен)не-го слоя. Они обладают линейчатым спектром, аналогичным оптическим спектрам газов, с той лишь разницей, что структура характеристического спектра, в отличие от оптического спектра газов, не зависит от вещества, дающего этот спектр. Зависимость от вещества проявляется только в том, что с увеличением порядкового номера элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева весь его характеристический рентгеновский спектр смещается в сторону более коротких волн. Другой особенностью характеристических спектров является то обстоятельство, что каждый элемент дает свой спектр независимо от того, возбуждается ли этот элемент к испусканию в свободном состоянии или в химическом соединении. Это свойство является основой рентгеноспектрального йпализа. Р. л. широко используются в науке и технике. Высокая про- [c.213]

Если электронам свойственна волновая природа, то они должны проявлять свойства, характерные для движения волны (дифракцию и интерференцию). Как удалось показать Дэвиссону и Джермеру, в действительности поток электронов, проходя через кристаллическую решетку, претерпевает, подобно рентгеновским лучам, дифракцию (рис. 16). По расположению дифракционных колец измерили длину волн, которая оказалась в согласии с величинами, вычисленными по уравнению (1.37). [c.33]

Когерентное рассеяние электронов состоит из ядерного и электронного член, содержащий г , определяет долю интенсивности рассеяния ядром, член с Р(5) — интенсивность рассеяния оболочкой атома, наконец, член, содержащий ZF (S), определяет интенсивность рассеяния электронной оболочкой и ядром. Общая интенсивность рассеяния электронов убывает обратно пропорционально 3 . В случае рентгеновских лучей интенсивность рассеяния спадает обратно пропорционально 5. Уменьщение интенсивности с углом рассеяния объясняется тем, что длина волны этих излучений меньше размеров атомов. Вследствие этого происходит интерференция волн, рассеянных каждым атомом в отдельности. [c.37]

Гамма-распад. При переходе из возбужденного энергетического состояния в устойчивое ядро атом высвобождает один или несколько квантов энергии, выделяющейся в виде -излучения. Гамма-лучи занимают определенный интервал спектра электромагнитных колебаний, отличаясь от рентгеновских лучей меньшей длиной волн. Гамма-излучение имеет весьма ярко выраженные волновые свойства у-лучи подвержены дифракции, интерференции и т. п. Все же целый ряд свойств позволяет рассматривать -излучение как корпускулярное, дискретное. Ниже рассматриваются некоторые из этих свойств. [c.56]

Рассмотрим элементарную ячейку простого куба и определим ее основные характеристики (рис. 59, а). Важнейшей характеристикой куба является величина его ребра а. Однако не всегда расстояние между его плоскостями d, заполненными материальными частицами и вызывающими дифракцию и интерференцию рентгеновских лучей [уравнение (4.1)], равно величине ребра d а. В кубе можно провести несколько плоскостей (рис. 59, б и в). Их индикация определяется числом пересечений с осями координат это плоскости 100, ПО и 111. Если рентгеновские лучи падают перпендикулярно плоскости 100 (рис. 60, а), то они встретят 2 плоскости и расстояние между плоскостями будет равно юо если перпендику- [c.100]

При прохождении через кристалл узкого параллельного пучка рентгеновских лучей наблюдается их дифракция и интерференция (Лауэ, 1912). На регистрирующей фотопластинке кроме центрального пятна появляется большое количество пятен, расположение которых характерно для данного кристалла и угла поворота его к направлению рентгеновского луча. Схема опыта представлена на рис. 55, а фотография пятен на фотопластинке — на рис. 56. [c.102]

Установка для рентгенографического исследования структуры кристаллов показана на рис. 100, а. Рентгеновские лучи из рентгеновской трубки 1 направляются через диафрагму на кристалл, 2. Проходя через кристалл, рентгеновские лучи отражаются от узлов решетки (электронных оболочек атомов, ионов или молекул), отклоняются и интерферируют. Дифракционная картина воспроизводится на фотопленке 3 в виде совокупности пятен — максимумов интерференции рентгеновских лучей (рис. 100, 6). [c.169]

Явление интерференции волн используют для определения длины волны света и рентгеновских лучей. Это проиллюстрировано рис. 3.13 и 3.14. На первом из них показаны волны на воде, бьющиеся о дамбу, в которой имеется небольшой проток. Волны, ударяющиеся о дамбу, рассеивают свою энергию, передавая ее камням дамбы. Однако при этом та часть волн, которая попадает в имеющийся проток, вызывает волны по другую сторону дамбы. Там возникают круговые волны, распространяющиеся от протока. Эти круговые волны имеют ту же дли- [c.63]

Дальнейшее изучение рис. 19.12 показывает, что плоскости (Ш), которые пересекают по диагонали решетку хлористого натрия, содержат только ионы натрия или только ионы хлора. Таким образом, плоскости (111)—чередующиеся плоскости, состоящие из ионов натрия и ионов хлора. Следз ет напомнить, что максимальное отражение рентгеновских лучей происходит под таким углом, когда их пути мел<ду последовательными слоями ионов равны длине волны отраженного-излучения. Если лучи отражаются от этих плоскостей под таким углом, что лучи от последовательных плоскостей с ионами хлора отличаются по длине пути на длину волны, то лучи, идущие от последовательных плоскостей с ионами натрия, расположенных на равных расстояниях, будут отличаться на половину длины волны и вызывать интерференцию. Интерференция была бы полной, если бы не тот факт, что ионы хлора имеют больше электронов, чем ионы натрия, и рассеивают рентгеновские лучи сильнее. Однако в случае плоскостей (222) лучи, отраженные от плоскостей хлора, отличаются от лучей, отраженных от плоскостей натрия, на целую длину волны таким образом, интерференция не наблюдается и отражение (222) является интенсивным. Отражение (333) вновь соответствует разнице в половину длины волны между двумя рядами отражающих плоскостей, поэтому интерференция, а также тот факт, что спектр третьего порядка, естественно, слабее, обусловливают очень слабое отражение. [c.578]

Рентгеноструктурный (рентгенографический) анализ основан на способности кристаллов вызывать дифракцию и интерференцию рентгеновских лучей. Рентгеновское излучение - короткие электромагнитные волны (диапазон длин волн от 0,01 до 10 нм), которые возникают в рентгеновских трубках при ударе электронов высокой [c.144]

Дискретное рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами есть частный случай дифракции на кристаллах малый угол, под которым наблюдаются интерференции, соответствует периодам решетки, значительно большим длины волны. [c.281]

Под термином блоки исследователи понимают такое пространственное расположение атомов углерода в ядерной ароматической части, при котором удовлетворяются условия дифракции и интерференции рентгеновских лучей аналогично кристаллическим структурам. В то же время блоки не являются обособленными частицами углеродистого вещества подобно кристаллам. Теоретики связывают их с надмолекулярными высокоуглеродистыми системами. [c.80]

Второй метод определения размеров кристаллитов - метод малоугловой дифракции рентгеновских лучей, когда углы 0 составляют примерно 1... 2°. В этом случае возникают интерференции дальних порядков, то есть лучей, отражающихся не плоскостями кристаллической решетки, а целыми кристаллитами. Однако результаты измерений не всегда можно однозначно интерпретировать, поскольку малоугловое рассеяние рентгеновских лучей целлюлозой представляет суммарный эффект рассеяния от пустот в волокне и участков с различной плотностью. Методики исследования и расщифровки рентгенограмм нуждаются в уточнении и совершенствовании. [c.242]

Теория интерференции рентгеновских лучей. Интерференция рентгеновских лучей, как и световых лучей, происходит в том случае, если имеет место взаимное усиление или ослабление в зависимости от угла рассеяния соседних лучей после их отражения от плоскостей решетки. Условие, необходимое для усиления рентгеновских лучей, отраженных от различных, равноотстояш их одна от другой плоскостей решетки, можно легко найти по рис. 40. [c.232]

Праменення рентгеновских лучей. Интерференция рентгеновских лучей за последнее время получила широкое применение для определения структуры кристаллов структурный анализ). Постоянную кристаллической решетки, т. е. расстояние между ее главными плоскостями, можно легко определить для кристаллов, имеющих простое строение, путем измерения всего лишь нескольких углов отражения. Вычисление ее производят на основании уравнения (1). Но и для веществ с очень сложным строением можно лишь на основании существования рентгеновских интерференций судить по крайней мере о том, являются ли эти вещества кристаллическими, т. е. построенными упорядоченно или нет, так как только при кристаллической строении, как это следует из теории,, имеются условия [c.235]

У. Л. Брегг и У. Г. Брегг и несколько позднее Г. В. Вульф вывели основную формулу, позволяющую расшифровывать структуру по данным интерференции рентгеновских лучей. Любую кристаллическую решетку можно рассматривать как совокупность плоскостей, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга. Пусть рентгеновский луч падает, как это показано иа рис. XXIII. 1, под определенным углом скольжения 0 к плоскости (угол скольжения является дополнительным к углу между лучом и перпендикуляром к плоскости). [c.494]

Рассмотрим прохождение через кристалл пучка рентгеновских лучей с длиной волны Л (рис. 1.71). Ввиду значительной проникающей способности рентгеновского излучения большая часть его проходит через кристалл. Некоторая доля излучения отражается от плоскостей, в которых расположены атомы, составляющие кристаллическую решетку (атомные п.10скости pi, p , Рз, Ра). Отраженные лучи интерферируют друг с другом, в результате чего происходит их взаимное усиление или погашение. Очевидно, что результат интерференции зависит от разности хода 5 лучей, отраженных от соседних параллельных плоскостей. Усиление излучения происходит в том случае, когда <> равно целому числу длин волн, тогда отраженные волны находятся в одинаковой фазе. Как видно из рис. 1.71, луч Si, [c.151]

Если рассмотреть рассеяние пучка рентгеновских лучей от системы ионов цезия, находящихся в одной плоскости, то в соответствии с общими положениями оптики можно убедиться, что совпадение по фазе во фронте рассеянной волны будет лишь в случае, если оно наблюдается в направлении под углом, равным углу падения исходного пучка на плоскость. Иными словами, интенсивное рассеяние от каждой плоскости по отдельности происходит лишь под углом, соответствующим отраженной электромагнитной волне. Действительно (рис. 69), нетрудно видеть, что две волны, находящиеся в фазе во фронте падающей волны и рассеянные соответственно атомами А и В, расположенными на расстоянии d друг от друга, пройдут разное расстояние до точки формирования фронта рассеянной волны, а именно osб для волны, рассеянной атомом А, и d ose для волны, рассеянной атомом В. При несовпадении угла падения 0 и угла рассеяния 0 волны будут смещены по фазе, и так как рассеянный пучок формируется из огромного числа рассеянных волн с самыми разнообразными сдвигами по фазе, то будут наблюдаться интерференция и гашение рассеянных волн во всех направлениях, не соответствующих углу отражения. [c.183]

Атомные остовы (ионы металла) нарушают распространение волн де Бройля, аналогично интерференции рентгеновских лучей, проходящих через кристалл для заданного направления распространения существуют запрещенные значения длин волн и соответственно запрещенные значения энергии электрона. Энергия электрона не может изменяться непрерывно, и в зависимости от структуры кристалла в нем можно выделить зоны, внутри которых имеются совокупности разрешенных уровней, зоны отделены друг от друга интервалами запрещенных значений энергии (зоны Бриллюена). [c.280]

В 1913 г. У. Г. и У. Л. Брэгги предложили уравнение, связывающее расстояние между плоскостями в кристалле, вызывающими явление интерференции, длину волны рентгеновского луча и угол между направлением луча и плоскостью кристалла (рис. 57) [c.98]

Вывод уравнения Брэггов сводится к выяснению условий интерференции рентгеновских лучей от частиц, составляющих плоскости в кристалле. Условие усиления интерферированного луча разность хода лучей должна быть равна целому числу длин волн. Луч 1 возбуждает атом А и уходит под углом в от плоскости. Луч 2 возбуждает атом В и частично атом С, лежащий в следующей плоскости. Суммируют излучение атомов С и В и лучи интерферируют. [c.99]

Вывод уравнения Брэггов сводится к выяснению условий интерференции рентгеновских лучей от частиц, составляющих плоскости в кристалле. Луч 1 [c.102]

Рентгеноструктурный анализ основан на применении рентгенографии. При прохождении рентгеновских лучей через тонкий слой вещества наблюдаегся дифракция и интерференция лучей. На фотопленке, расположенной за объектом перпендикулярно падающему лучу, получается рентгенограмма, на которой можно видеть интерференционные кольца и пятна вокруг центрального иятна от неотклоняющегося луча. Интерференционные кольца и пятна в случае высокомолекулярных веществ могут получаться от правильного чередования одинаковых звеньев молекул, отдельные составные части которых повторяются через определенное расстояние. Это расстояние между одинаковыми элементами соседних звеньев молекул носит название периода идентичности. Ширина интерференционных полос на рентгенограмме зависит от периода идентичности чем меньше период идентичности, тем больше ширина кольца. Таким образом, ио ширине колец может быть вычислен период идентичности. [c.50]

Когда пучок рентгеновских лучей попадает на поверхность кристалла, кванты рентгеновского излучения взаимодействуют (поглощаются и испускаются) с и L-электропами атомов. (Здесь предполагается некоторое знакомство с материалом, систематически изложенным в гл. IV и V). Подчеркнем, что интерференция связана не со свойствами внешних электронов, от которых зависят химические свойства изучаемых атомов, а с Z- и -электронами, расположенными во внутренних оболочках атомов. Другими словами, такое облучение не изменяет никаких свойств атомов, которые влияют на их химическое поведение. Некоторые кванты излучения проникнут в глубь кристалла и отразятся электронами атомов, расположенных во внутренних слоях решетки. Поэтому в отраженном луче окажутся волны, различающиеся по фазе, что приведет к интерференции отраженных волн. В этом и состоит отличие отражения рентгеновских лучей от отражения видимого света, происходящего только на внешней поверхности кристалла. Как и в картине, данной Гюйгенсом, каждый атом в кристалле можно принять за новый источник излучения, испускающий свет по всем паправлениям. Поэтому должны существовать паправлепия, по которым интерференции не иро-псходит. [c.26]

Рассмотрим пучок параллельных рентгеновских лучей, обозначенных на рис. 8 через А, А и А". Пусть угол падения равен 0. Расстояние между атомными плоскостями в кристалле обозначим через d. Интерференция отсутствует, если отрезки пути, проходимые двумя лучами, отраженными от соседних плоскостей, различаются ио своей длине на отрезки, кратные длине волны X. Пусть отрезок BN перпендикулярен к направлению падающего луча АВ, а отрезок ВР — перпендикулярен к поверхности кристалла. Разница отрезков пути для лучей и А В С составляет B B—B N=B P— B N = NP = 2d sin в. С учетом этого закон Брэггов для отражения рентгеновских лучей можно записать в виде [c.26]

Рентгеновские лучи способны к дифракции (рассешию), а кристаллы служат естественной дифракционной решеткой. Расстояния между плоскостями трехмерной кристаллической решетки (определяющие параметры элементарной ячейки) имеют такой же порядок, как и длина волны рентгеновского излучения, поэтому кристаллическая решетка и ведет себя подобно дифракционной решетке. Если монохроматический пучок рентгеновских лучей направить на кристалл, рентгеновские лучи рассеиваются когерентно, т е. при сохранении во времени постоянства соотношения между фазами волн и, следовательно, длины волны. Это создает возможность интерференции (сложения амплитуд волн) дифрагированного (вторичного) излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными орбиталями атомов кристаллической решетки. Получаемая дифракционная картина отражает трехмерную периодичности распределения электронных плотностей в кристаллической решетке, характеризующих расположение атомов. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология