文档介绍：实验名称:X射线的布拉格衍射X射线的康普顿散射学班姓学院:级:名:号:为X射线的波长,(𝑝𝐸222𝑒000𝑘一、实验目的了解X射线的布拉格衍射与康普顿散射的原理学会测量X射线特征谱线的波长学会测量康普顿位移二、实验仪器名称X光发射仪、NaCl单晶、LiF单晶、Zr,Cu滤波片三、:当一束单色X射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度,与晶体结构密切相关。布拉格方程的导出如图1,当X射线投射到晶体上时,可使晶体内部的平面点阵产生散射现象,全部散射线又干涉形成衍射条纹。设相邻散射平面点阵的间距为d,从两相邻平面点阵散射出来的X射线之间的光程差为2dsinθ,所以相干加强的条件为2𝑑sin𝜃=𝑘𝜆(𝑘=1,2,3,…)其中,𝜆𝜃为掠射角,𝑘为干涉级数。上式为布拉格衍射公式,即微波布拉格衍射实验的基本公式。:散射光中除了有原波长l0的x光外,还产生了波长l>l0的x光,其波长的增量随散射角的不同而变化。当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用,因失去能量而导致波长变长的现象。相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量引起波长变短。康普顿频移公式的导出由光电效应可知,电子在原子中的束缚能只相当于紫外光子的能量,比X光子的能量小得多。于是,康普顿效应可看作X光子与自由电子的散射,电子在散射前静止。设光子在散射前后的能量和动量分别为𝑝0,𝐸0)和(𝑝,𝐸),电子在散射后获得动量𝑒和动能𝑘,散射光子和电子动量入射光子动量的夹角分别为𝜃和𝜑。根据动量守恒和能量守恒可得𝑝=𝑝+𝑝‒2𝑝𝑝cos𝜃𝐸‒𝐸=𝐸由此可解得1230𝑒𝑒𝑒𝜆∆𝜆𝑒𝑛𝑅𝑅𝑅121𝑛∆𝜆=𝜆‒𝜆=𝜆(1‒cos𝜃)(3)𝜆=ℎ𝑚𝑐=(4)式(3)称为康普顿方程。称为康普顿位移,称为电子的康普顿波长。(3)X射线波长的测量已知一个铜滤波片的透射系数T与X射线的波长𝜆满足如下关系𝑇𝐶𝑢=𝑒(‒𝑎(𝜆100𝑝𝑚))(5)其中,a=,n=。由(5)式可以看出,测出T就可以算出波长。本实验中,先测出没有滤波片时铝块的散射强度0,再分别测出滤波片在铝块前后的散射强度1和2。由于射线很弱,所以必须考虑本底强度R(𝐼=0)。则𝑇=𝑇=𝑅𝑅𝑅𝑅1020‒𝑅‒𝑅‒𝑅‒𝑅容易得出Δ𝜆=100𝑝𝑚∙((ln(𝑅0‒𝑅)‒ln𝑎(𝑅2‒𝑅))1𝑛‒(ln(𝑅0‒𝑅)‒ln𝑎(𝑅1‒𝑅)))(8)四、:图3LiF晶体的布拉格衍射图级数123𝛼𝛽𝛼𝛽𝛼𝛽°°°°°°°