X光系列实验 -----06300720348 宋臣.

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1 X光系列实验 宋臣

2 X衍射的开端 1912年初，劳厄提出了X射线在晶体中衍射的理论
其采用立方晶系的闪锌矿ZnS晶体，使X射线垂直照射晶体表面，得到的点状图案具有完整的四重对称，反映了晶体中原子点阵的对称性，这也是利用x射线研究晶体结构性质的开端。X光衍射实验对人们认识微观物质世界有着深刻的意义。

3 衍射效应的基本原理 布拉格衍射定理 2dsinθ=kλ, k=1,2,3……
由于电子波、X光的波长以及晶体中原子间距都在1/10纳米级，所以它们照射在晶体上可以出现明显的衍射效应，即可以利用已知晶面间距的晶体通过测量θ角来研究未知波的波长，也可以利用已知波来测量未知晶体特定方向的晶面间距。

4 实验中用的靶材料----钼 当高速运动的电子撞击钼时,其原子的K层电子被激发或电离,其L,M层等电子就会跃迁 产生两种波长的X光
7.11x10-2nm(Kα线) 6.32 x10-2nm(Kβ线)

5 实验仪器 实验使用的主要仪器为X射线探测实验仪，其包括3个工作区：监控区，X光管以及实验区，大致结构如上图。
A为监控区，包括电源和各种控制装置，可控制靶台转动角度、X光管所加高压、测量范围和测量频率等，并且可通过液晶屏对计数管的计数等作直接观察。另外，扫描得出的数据组以及拟合出来的曲线可以在与仪器连接的电脑屏幕上读出。 B为X光管，工作式加以几万伏的高压，电子在高压作用下轰击鉬原子而产生X光，鉬靶为斜面，以利于X光向水平方向射出。 C为实验区，实验中将样品放在靶台D上，GM计数管E可以调节角度，用来接收并计数从特定方向射入的X光。

6 测量LiF晶体的晶面间距 求得：d=（ ）pm d理论=201.3pm η=0.6% 误差极小，实验较成功。

7 分析 a.晶体X光反射曲线中，峰越高，说明x光强度越大，以第一组峰为例，Kα比Kβ 强度大，但相应的λα〉λβ，由E= =hc/λ，可得，Eα < Eβ。 从另一角度看，Kα是从L层跃迁至K层的，Kβ直接从M层跃至K层，显然 M K的粒子数较少，更多的是M--L，再从L--K，反映在图上即Kα比Kβ峰高。

8 b. 三组峰峰高逐渐减小，衍射的球面波形式为E=A/r
b . 三组峰峰高逐渐减小，衍射的球面波形式为E=A/r*e^iKr ，K越大，r亦越大，A 为定值，所以相应的，对给定波长的X射线，峰高随着K的增加而减小。 c . 曲线中，随K的增大，每组峰的两个峰距都在增大 d .通过本实验可以确定X光入射样品的某个晶面。已知当X光入射（1.0.0）面时，理论衍射波长λ=284.7pm，实验λ测, λ= λ测 =200.15pm， ，即实验入射面为（1.1.0)。

9 测量普朗克常数 X光连续谱的产生过程为：高速电子接近原子核时，受到核场作用发生偏转，该过 程同时伴随有电磁辐射，此即为连续谱。所以其能量与高速电子的能量有关。当X光光 子获得入射电子的全部能量时，其能量达到极大值，此时所对应的波长为该连续谱的短波限波长。由此，我们就可得到短波限波长λmin与X光管加速电压U的关系：λmin =hc/eU。因此，我们可以通过测定不同加速电压U下的连续谱λmin 值，求得普朗克常数h。

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11 由 及拟合结果，得： = 1192pm KV 所以 h= J S h理论= J S η=3.9%

12 分析调零偏差 理论上来说， ，即作λmin~ 1/U图应该过原点,实际不是这样有一个小量偏移,考虑调零偏差角. 有小角近似 则 可算出偏差角

13 另一种方法, 固定λ,有 亦可算出存在的偏差角

14 Thank you for your attention~