文档介绍：近代物理实验报告X射线衍射晶体结构分析学院数班级姓名学号时间2013年10月12日X射线衍射晶体结构分析【摘要】本实验通过采用与X射线波长数量级接近的物质即晶体这个天然光栅来作狭缝,从而研究X射线衍射。由布拉格公式以及实验中采用的NaCl晶体的结构特点即可在知道晶格常数条件下测量计算出X射线的波长。并通过已知波长来测定其他晶体的晶格结构。主要是测量***化钠的特定的晶面距。【引言】X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。,故又称伦琴射线。,~1埃范围内的称硬X射线,1~10埃范围内的称软X射线。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应,波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线。实验室中X射线由X射线管产生,X射线管是具有阴极和阳极的真空管,阴极用钨丝制成,通电后可发射热电子,阳极(就称靶极)用高熔点金属制成(一般用钨,用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料)。用几万伏至几十万伏的高压加速电子,电子束轰击靶极,X射线从靶极发出。电子轰击靶极时会产生高温,故靶极必须用水冷却,有时还将靶极设计成转动式的。本实验通过对X射线衍射实验的研究来进一步认识其性质。【实验方案】一、实验原理1、布拉格公式:光波经过狭缝将产生衍射现象。狭缝的大小必须与光波的波长同数量级或更小。对X射线,,要造出相应大小的狭缝观察X射线的衍射,就相当困难。冯·劳厄首先建议用晶体这个天然的光栅来研究X射线的衍射,因为晶体的晶格正好与X射线的波长属于同数量级。图4—3显示的是NaCl晶体中***离子与钠离子的排列结构。当入射X射线与晶面相交θ角时,假定晶面就是镜面(即布拉格面,入射角与出射角相等),那末容易看出,图中两条射线1和2的光程差是,即。当它为波长的整数倍时(假定入射光为单色的,只有一种波长)布拉格公式在θ方向射出的X射线即得到衍射加强。根据布拉格公式,即可以利用已知的晶体(d已知)通过测θ角来研究未知X射线的波长;也可以利用已知X射线(λ已知)来测量未知晶体的晶面间距。2、X射线的产生和X射线光谱实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内,当由热阴极发出的电子经高压电场加速后,高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时,靶就发射X射线。发射出的X射线分为两类:(1)如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时,发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射;(2)当电子的能量超过一定的限度时,可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关,而特征光谱和靶材料有关,不同的材料有不同的特征光谱,这就是为什么称之为“特征”的原因。1、连续光谱连续光谱又称为“白色”X射线,包含了从短波限λm开始的全部波长,其强度随波长变化连续地改变。从短波限开始随着波长的增加强度迅速达到一个极大值,之后逐渐减弱,趋向于零(图4—1)。连续光谱的短波限λm只决定于X射线管的工作高压。2、特征光谱阴极射线的电子流轰击到靶面,如果能量足够高,靶内一些原子的内层电子会被