Размер единичной клетки и расположение атомов в кристалле можно определить по результатам измерений дифракции рентгеновских лучей кристаллом, называемого рентгеновской кристаллографией.
Дифракция
Дифракция — это изменение направления движения, испытываемое электромагнитной волной, когда она сталкивается с физическим барьером, размеры которого сопоставимы с размерами длины волны света. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитное излучение с длинами волн примерно до тех пор, пока расстояние между соседними атомами в кристаллах (в порядке нескольких ангстромов). Когда луч монохроматического рентгеновского излучения поражает кристалл, его лучи рассеиваются во всех направлениях атомами внутри кристалла. Когда рассеянные волны, двигающиеся в одном направлении, сталкиваются друг с другом, они проходят интерференция, процесс, посредством которого волны объединяются, чтобы либо увеличить, либо уменьшить амплитуду (интенсивность) в зависимости от степени разделения максимумов объединяющих волн.
Закон Брэгга и уравнение Брэгга
Когда рентгеновские лучи определенной длины волны, λ, разбросаны атомами в соседних кристаллических плоскостях, разделенных на расстояние, d, они могут пройти конструктивный интерференция, когда разница между расстояниями, пройденными двумя волнами до их сочетания, является целочисленным фактором, n, длины волны. Это закон Брэгга. Это условие выполняется, когда угол дифрагированного луча, θ, связан с длиной волны и межатомным расстоянием уравнением: nλ = 2d sin θ. Это отношение известно как уравнение Брэгга в честь У. Х. Брэгга и У. Л. Брэгга, английских физиков, которые объяснили это явление. В 1915 году они получили Нобелевскую премию по физике за свой вклад.
Этот текст был адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 10.6: Решетчатые структуры в кристаллических солидах.
