5. 伦琴射线对晶体的衍射 （Diffraction of Rotgen Rays in the Crystal）

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1 5. 伦琴射线对晶体的衍射 （Diffraction of Rotgen Rays in the Crystal） 1) X射线 （X-ray） 1895年伦琴发现用高速电子冲击固体时，有一 种新射线从固体上发出来。 阴级 阳级 + - 性质 （Properties）： 具有很强的穿透能力，能使照片感光，空气 电离。本质是什么？不知道，就叫“X射线”吧！ 当时人们以照X射线像为时髦。

2 发现的X射线是什么呢？人们初步 认为是一种
电磁波，于是想通过光栅来观察它的衍射现象， 但实验中并没有看到衍射现象。原因是X射线的 波长太短，只有一埃（1Å）。 一光栅d=3104Å（每mm333条刻痕），则第 一级明纹满足： ~0.002o Å/3104Å =3.310-4rad 实际上是无法分辩的。要分辩X射线的光栅 也要在埃的数量级才行。 人们想到了晶体。因为晶体有规范的原子排 列，且原子间距也在埃的数量级。是天然的三维 光栅。

3 2） Laue spots 1912年德国物理学家劳厄想到了这一点，去找 普朗克老师，没得到支持后，去找正在攻读博 士的索末菲，两次实验后终于做出了X射线的 衍射实验。 晶体的三维光栅 Three-dimensional “diffraction grating” 劳厄斑 Laue spots 晶体 crystal X射线X--ray Laue spots proves wave properties of X-ray.

4 3）布喇格定律 Bragg’s law 1913年英国布喇格父子（W.H .bragg .WL Bragg)建立了一个公式--布喇格公式。不但能 解释劳厄斑点，而且能用于对晶体结构的研究。 布喇格父子认为当能量很高的X射线射到晶 体各层面的原子时，原子中的电子将发生强迫 振荡，从而向周围发 射同频率的电磁波， 即产生了电磁波的 散射，而每个原子 则是散射的子波波 源；劳厄斑正是散 射的电磁波的叠加。

5 An incident wave (wavelength λ）strikes the planes “1” and “2 ” a’ b’
Adding “reflection” rays from the entire family planes An incident wave (wavelength λ）strikes the planes “1” and “2 ” a’ b’ A D AB and AC vertical with lights a’ and b’ respectively. d 1 2 h 3 C B 此公式为实验证实且可解释劳厄斑点。 The path difference for rays from adjacent planes： The condition of a constructive interference: This relation is called Bragg’s law.

6 A）with particular d and , the maximum diff-
Bragg’s law discuss讨论： A）with particular d and , the maximum diff- raction can only be seen on particular directions. A D C B d 1 2 h 3 a b’ I I B) with particular d and , the maximum diffraction can only be made with particular wavelengths

7 ？ ？ 4）X射线衍射的应用 已知X射线的波长测定晶体的晶格常数。 原理： X射线分析仪 世界闻名的事件：
1953年，用于测定“DNA”脱氧核糖核酸的 双螺旋结构就是用的此法。

8 1、DNA双螺旋结构 P代表磷酸、 S代表脱氧核酸； A、T、B分别为 碱基 2、解旋并以母链为 模板进行新的碱基 配对。 3形成新的DNA分子。