62. Дифракція рентгенівського випромінювання

Рентгенівське випромінювання являє собою електромагнітні хвилі, довжина яких лежить і інтервалі 10^-10-8·10^-8м. Залежно від умов одержання рентгенівське випромінювання утворює суцільний або лінійчастий (характеристичний) спектр.

Щоб решітка ефективно розкладала випромінювання у спектр, її період d має бути того самого порядку, що і довжина хвилі падаючого випромінювання. У природі існують такі просторові структури – кристали, де атоми та іони розміщено на відстанях порядку 10^-10м.

М.Лауе (1912р.) дійшов висновку, що існуючі природні кристали – це і є тривимірні решітки, за допомогою яких можна спостерігати дифракцію рентгенівського випромінювання. Ідея проведення експериментів для одержання рентгенограм за методом Лауе полягає у тому, що при освітленні кристала випромінюванням неперервного спектру спостерігатиметься дифракційна картина для тих променів, довжина хвиль яких відповідає такій умові:

(1),

де k₁, k₂, k₃ набувають значень 0; 1; 2; …

d₁, d₂, d₃ – періоди об’ємної кристалічної решітки.

Розшифровка дифракційних картин (лауеграм) дає змогу одержати відомості про кристалічну решітку. На практиці частіше користуються не формулою (1), а простішою, яку дістали російський кристалограф Ю.В.Вульф і англійські фізики У.Г.Брегг і У.Л.Брегг.

Кристалографічні дослідження показали, що у будь-якому кристалі можна виявити певні площини, де атоми або іони, які утворюють його кристалічну решітку, розміщені найбільш густо.

Напрями в яких отримуються дифракційні максимуми, визначаються умовою

2 d sinφ = ± kλ (k = 1, 2, …) (2)

Співвідношення (2) є формулою Вульфа-Брегга

Дифракція рентгенівських променів від кристалів знаходить два основних застосування. Вона використовується для дослідження спектрального складу рентгенівського випромінювання (рентгенівська спектроскопія) і для вивчення структури кристалів (рентгеноструктурний аналіз).

Вивчення спектрального складу рентгенівського випромінювання виявило, що при всіх довжинах хвиль, які більші за l_min, випромінюється деяка кількість енергії, що являє собою неперервний рентгенівський спектр. На цей неперервний спектр накладаються різкі лінії. Ці лінії утворює характеристичне рентгенівське випромінювання.

Існування характеристичного рентгенівського випромінювання підтверджує існування дискретних рівнів енергії атомів для області спектра, відмінній від оптичної. Таким чином, ми приходимо до висновку, що рентгенівські промені, як і видиме світло, складаються з фотонів. Рентгенівський фотон має набагато більшу енергію, ніж фотон видимого світла.