Sheria ya Bragg-Wulf ya diffraction. Hali ya Bragg-Wulf

nyumbani / Zamani

Ulijua, Jaribio la mawazo ni nini, jaribio la gedanken?
Haya ni mazoezi ambayo hayapo, uzoefu wa ulimwengu mwingine, mawazo ya kitu ambacho hakipo. Majaribio ya mawazo ni kama kuamsha ndoto. Wanazaa monsters. Tofauti na jaribio la kimwili, ambalo ni jaribio la majaribio la dhahania, "jaribio la mawazo" kwa uchawi huchukua nafasi ya majaribio ya majaribio na hitimisho linalohitajika ambalo halijajaribiwa kwa vitendo, na kuendesha miundo ya kimantiki ambayo kwa kweli inakiuka mantiki yenyewe kwa kutumia majengo ambayo hayajathibitishwa kama yaliyothibitishwa, ambayo ni, kwa badala. Kwa hivyo, kazi kuu ya waombaji wa "majaribio ya mawazo" ni kudanganya msikilizaji au msomaji kwa kuchukua nafasi ya majaribio halisi ya kimwili na "mdoli" wake - mawazo ya uwongo juu ya msamaha bila uthibitishaji wa kimwili yenyewe.
Kujaza fizikia kwa kufikiria, "majaribio ya mawazo" yamesababisha kuibuka kwa picha isiyo na maana, ya surreal, iliyochanganyikiwa ya ulimwengu. Mtafiti halisi lazima atofautishe "vifuniko vya pipi" vile kutoka kwa maadili halisi.

Wanahusiano na watetezi chanya hubishana kuwa "majaribio ya mawazo" ni zana muhimu sana ya kujaribu nadharia (pia zinazotokea katika akili zetu) kwa uthabiti. Katika hili wanadanganya watu, kwa kuwa uthibitishaji wowote unaweza tu kufanywa na chanzo huru na kitu cha uhakikisho. Mwombaji wa hypothesis mwenyewe hawezi kuwa mtihani wa taarifa yake mwenyewe, kwa kuwa sababu ya taarifa hii yenyewe ni kutokuwepo kwa utata katika taarifa inayoonekana kwa mwombaji.

Tunaona hili kwa mfano wa SRT na GTR, ambazo zimegeuka kuwa aina ya dini inayodhibiti sayansi na maoni ya umma. Hakuna ukweli wowote unaopingana nao unaweza kushinda fomula ya Einstein: "Ikiwa ukweli hauambatani na nadharia, badilisha ukweli" (Katika toleo lingine, "Je, ukweli hauambatani na nadharia? - Mbaya zaidi kwa ukweli. ”).

Upeo ambao "jaribio la mawazo" linaweza kudai ni uthabiti wa ndani wa dhahania ndani ya mfumo wa mwombaji mwenyewe, mara nyingi sio kweli, mantiki. Hii haiangalii kufuata na mazoezi. Uthibitishaji halisi unaweza tu kufanyika katika jaribio halisi la kimwili.

Jaribio ni jaribio kwa sababu sio uboreshaji wa mawazo, lakini mtihani wa mawazo. Wazo ambalo linajitegemea haliwezi kujithibitisha lenyewe. Hii ilithibitishwa na Kurt Gödel.

Huamua mwelekeo unaowezekana wa kutokea kwa kiwango cha juu zaidi cha mionzi ya X iliyotawanyika kwa usawa kwenye fuwele. mionzi kutoka kwa diffraction ya x-ray. Imara katika 1913 kwa kujitegemea. mwanafizikia W. L. Bragg na Kirusi. mwanasayansi G.W. Ikiwa kioo kinazingatiwa kama mkusanyiko wa sambamba katika. ndege zilizotenganishwa kutoka kwa kila mmoja kwa umbali d (Mtini.), basi utengano wa mionzi unaweza kuwakilishwa kama tafakari yake kutoka kwa mfumo wa ndege kama hizo.

Upeo wa kiwango (diffraction maxima) hutokea katika kesi hii tu katika mwelekeo ambao yote yanaonyeshwa. ndege ziko katika awamu sawa, i.e. kwa pembe kama hizo 2q kwa mwelekeo wa mionzi ya msingi, ambayo mawimbi ya B.-V l.

(t ni nambari chanya, inayoitwa mpangilio wa kutafakari). B.- V. u. inaweza kupatikana kutoka kwa hali ya jumla zaidi kwa diffraction ya mionzi na kimiani tatu-dimensional.

B.-V. u. inakuwezesha kuamua umbali wa interplanar d katika kioo, kwa kuwa l kawaida hujulikana, na angle q (inayoitwa angle ya Bragg) inaweza kupimwa kwa majaribio. Inatumika katika uchambuzi wa muundo wa X-ray, vifaa vya X-ray, topografia ya X-ray. B.- V. u. inasalia kuwa halali kwa mgawanyiko wa mnururisho wa g, elektroni na neutroni (tazama UTAFITI WA MIKROPATIKILI), kwa utengano katika vipindi vya muda. miundo ya el.-magnetic mionzi kutoka kwa safu za redio na macho, pamoja na sauti.

Kamusi ya encyclopedic ya kimwili. - M.: Encyclopedia ya Soviet. Mhariri mkuu A. M. Prokhorov. 1983 .

Tazama "BRAGG - WULFF CONDITION" ni nini katika kamusi zingine:

Hali ambayo huamua nafasi ya upeo wa mwingiliano wa mionzi ya X iliyotawanywa na fuwele bila kubadilisha urefu wa wimbi. B.V.u. ilianzishwa mwaka wa 1913 kwa kujitegemea na mwanasayansi wa Kiingereza W. L. Bragg na mwanasayansi wa Kirusi G. V ...

Hali ya Bragg-Wulf, hali inayobainisha nafasi ya upeo wa mwingiliano wa mionzi ya X iliyotawanywa na fuwele bila kubadilisha urefu wa wimbi. B.V.u. ilianzishwa mwaka wa 1913 kwa kujitegemea na mwanasayansi wa Kiingereza W. L. Bragg na ... ... Encyclopedia kubwa ya Soviet

Tofauti ya X-ray katika fuwele: 2dsinθ = mλ, ambapo d ni umbali kati ya ndege zinazoakisi za kioo, θ ni pembe kati ya boriti ya tukio na ndege inayoakisi, λ ni urefu wa wimbi la mionzi, m ni nambari kamili chanya. …… Kamusi ya encyclopedic

Angalia mgawanyiko wa X-ray... Kamusi kubwa ya Encyclopedic Polytechnic

Tofauti ya mionzi ya X kwenye fuwele: 2dsing = mЛ, ambapo d ni umbali kati ya fuwele zinazoakisi. ndege, g pembe kati ya miale ya tukio na ndege inayoakisi, L. dl. mawimbi ya mionzi, t itaweka nzima. nambari. Ilianzishwa mwaka 1913 U. L... Sayansi ya asili. Kamusi ya encyclopedic

HALI YA WULFF ya mgawanyiko wa X-ray katika fuwele: 2dsin ?? = m? wapi d ni umbali kati ya kuakisi ndege crystallographic,? pembe kati ya boriti ya tukio na ndege inayoakisi, ? urefu wa wimbi la mionzi, nambari kamili ya m chanya.... Kamusi kubwa ya Encyclopedic

Huamua mwelekeo wa kutokea kwa diffraction ya upeo wa mionzi ya X-ray iliyotawanyika kwa usawa kwenye kioo. Ilitolewa mnamo 1913 kwa kujitegemea na W. L. Bragg na G. W. Wolf. Inaonekana... Wikipedia

Huamua mwelekeo wa kutokea kwa diffraction ya upeo wa mionzi ya X-ray iliyotawanyika kwa usawa kwenye kioo. Ilizaliwa mnamo 1913 kwa kujitegemea na U.L. Bragg na G.W. Mbwa Mwitu. Ina umbo: , ambapo d ni umbali kati ya mpangilio, θ ni pembe ya malisho ya tukio... ... Wikipedia

Hali ya Wulf Bragg huamua mwelekeo wa upeo wa diffraction wa mionzi ya X-ray iliyotawanyika kwa usawa kwenye fuwele. Ilitolewa mnamo 1913 kwa kujitegemea na W. L. Bragg na G. W. Wolf. Ina... Wikipedia

Hali ya Bragg-Wulf- Brego ir Vulfo sąlyga statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Sheria ya Bragg; hali ya kutafakari ya Bragg; Uhusiano wa Bragg vok. Reflexionsbedingung von Bragg, f; Wulf Braggsche Bedingung, f rus. Sheria ya Bragg, m; Hali ya Bragg-Wulf, n… … Fizikos terminų žodynas

Zubarev Ya.Yu.

Kikundi cha 4 cha mwaka wa 3

KUSOMA TABIA ZA X-RAYS.

KUTOFAUTIWA KWA X-RAYS KWENYE LATI YA FUWELE. SHERIA YA WULFF-BRAGG.

Ili kutazama muundo wa mgawanyiko, inahitajika kwamba safu ya kusawazisha iwe ya mpangilio sawa na urefu wa wimbi la mionzi ya tukio. . Fuwele, kwa kuwa latiti za anga za pande tatu, zina mpangilio wa 10 -10 m na, kwa hivyo, hazifai kwa kutazama mgawanyiko katika mwanga unaoonekana (λ≈5-10 -7 m). Ukweli huu uliruhusu mwanafizikia wa Ujerumani M. Laue (1879-1960) kufikia hitimisho kwamba fuwele zinaweza kutumika kama grating za asili za mionzi ya X-ray, kwani umbali kati ya atomi kwenye fuwele ni wa mpangilio sawa na λ. ya mionzi ya X-ray (≈ 10 -10 - 10 - 8 m).

Njia rahisi ya kuhesabu mgawanyiko wa mionzi ya X-ray kutoka kwa lati ya fuwele ilipendekezwa kwa kujitegemea na G. W. Wulf (1863-1925) na wanafizikia wa Kiingereza G. na L. Bragt (baba (1862-1942) na mwana ( 1890-1971). Walipendekeza kuwa diffraction ya X-ray ni matokeo ya kutafakari kwake kutoka kwa mfumo wa ndege za crystallographic sambamba (ndege ambazo nodi (atomi) za kimiani ya kioo hulala).

Hebu tufikirie fuwele kwa namna ya seti ya ndege za crystallographic sambamba (Kielelezo 14), zilizowekwa kutoka kwa kila mmoja kwa umbali d. Mionzi ya X-rays ya monokromatiki sambamba ni tukio la pembe ya malisho θ (pembe kati ya mwelekeo wa miale ya tukio na ndege ya kioo) na husisimua atomi za kimiani za fuwele, ambazo huwa vyanzo vya mawimbi ya pili yanayoingiliana ambayo huingiliana. , kama mawimbi ya pili kutoka kwa mpasuko wa wavu wa kutofautisha. Upeo wa kiwango cha juu (diffraction maxima) huzingatiwa katika pande hizo ambazo mawimbi yote yanayoakisiwa na ndege za atomiki yatakuwa katika awamu sawa. Maelekezo haya yanakidhi fomula ya Wulff-Bragg

Kielelezo 14. Juu ya jiometri ya sheria ya Bragg

Picha ya kijiometri ya jambo hili imeonyeshwa kwenye Mtini. 14. Kwa mujibu wa equation (3), kwa mfululizo fulani wa ndege za kioo, kwa n iliyotolewa (mpangilio wa diffraction) na urefu uliopewa, kuna thamani moja ya angle. Kwa hivyo, mionzi ya tukio yenye urefu uliopeanwa lazima ipite kupitia kioo kwenye uso wa conical na pembe fulani ya mwelekeo wa jenereta inayohusiana na safu fulani ya ndege. Kinyume chake pia ni kweli. Ikiwa wimbi la kutofautiana linazingatiwa, tunaweza kuhitimisha kwamba kioo kina seti ya ndege, ya kawaida ambayo inafanana na mwelekeo wa bisector ya angle kati ya tukio na mawimbi yaliyotofautiana. Kwa hiyo, umbali kati ya ndege hizi ni kuhusiana na wingi na equation (3).

Uhusiano (3) unaelezea kwa nini mionzi inayolingana na sehemu ya X-ray ya wigo ni rahisi zaidi kwa uchambuzi wa muundo wa fuwele. Umbali wa kiingiliano katika yabisi |d katika mlinganyo (3)| ni kuhusu 2 Å. Kwa kuwa haiwezi kuzidi 1, onyesho la Bragg la agizo la kwanza kutoka kwa ndege zinazofanana zinawezekana kwa (au chini). Kwa hivyo, miale ya X yenye urefu wa mawimbi chini ya 2 Å ni bora zaidi katika kusoma fuwele.

Radi ya atomiki ya baadhi ya vipengele

Radi ya atomiki, Å	Radi ya atomiki, Å		Radi ya atomiki, Å



		Sn (kijivu)

Maendeleo

2) Kwa kuzungusha kioo cha analyzer, pata wigo wa mistari ya Kα 1,2 na K β ya anode katika mpangilio wa kwanza na wa pili wa kutafakari.

4) Kwa kutumia mtawanyiko unaotokana, tambua tofauti ya urefu wa mawimbi kwa mistari ya Kα 1,2 na Kβ. Linganisha matokeo yaliyopatikana na maadili ya jedwali.

Nakala hii inawasilisha fomula ya Wulf-Bragg na inachunguza umuhimu wake kwa ulimwengu wa kisasa. Mbinu za kusoma vitu ambavyo vilikuja kuwa shukrani inayowezekana kwa ugunduzi wa diffraction ya elektroni kwenye yabisi zimeelezewa.

Sayansi na Migogoro

Turgenev aliandika juu ya ukweli kwamba vizazi tofauti havielewi kila mmoja katika riwaya yake "Mababa na Wana." Hakika, hutokea kama hii: familia inaishi kwa miaka mia moja, watoto wanaheshimu wazee wao, kila mtu anasaidiana, na kisha siku moja kila kitu kinabadilika. Na yote ni kuhusu sayansi. Sio bure kwamba Kanisa Katoliki lilipinga sana maendeleo ya ujuzi wa asili: hatua yoyote inaweza kusababisha mabadiliko yasiyoweza kudhibitiwa duniani. Ugunduzi mmoja hubadilisha wazo la usafi, na sasa wazee hutazama kwa mshangao jinsi watoto wao huosha mikono yao na kupiga mswaki kabla ya kula. Bibi wanatikisa vichwa vyao kwa kutokubali: "Kwa nini, tuliishi bila hii, na hakuna chochote, tulizaa watoto ishirini kila mmoja. Na usafi wenu huu wote ni wenye madhara na kutoka kwa yule mwovu.”

Nadhani moja juu ya eneo la sayari - na sasa kila kona vijana walioelimika wanajadili satelaiti na vimondo, darubini na asili ya Milky Way, wakati kizazi cha zamani hakijaridhika: "Kila aina ya upuuzi, nini matumizi ya nafasi na nyanja za mbinguni, inaleta tofauti gani jinsi inavyozunguka?”

Mafanikio moja katika teknolojia, ambayo yaliwezekana kwa sababu ya ukweli kwamba diffraction kwenye grating ya anga inajulikana, na kuna smartphone katika kila mfuko wa pili. Wakati huohuo, watu wazee wananung’unika: “Hakuna kitu kizuri kuhusu ujumbe huu wa haraka, si kama herufi halisi.” Walakini, kama inavyoweza kusikika, wamiliki wa vifaa anuwai huziona kama zilizopewa, karibu kama hewa. Na watu wachache hufikiria juu ya taratibu za kazi zao na njia kubwa sana ambayo mawazo ya mwanadamu yamepitia katika miaka mia mbili au tatu tu.

Mwanzoni mwa karne ya ishirini

Mwishoni mwa karne ya kumi na tisa, ubinadamu ulikabiliwa na shida ya kusoma matukio yote yaliyogunduliwa. Iliaminika kuwa kila kitu kwenye fizikia kilikuwa tayari kinajulikana, na kilichobaki ni kujua maelezo. Walakini, ugunduzi wa Planck wa quanta na uwazi wa majimbo ya ulimwengu mdogo ulipindua maoni ya hapo awali juu ya muundo wa mata.

Uvumbuzi ulimiminika mmoja baada ya mwingine, watafiti walinyakua mawazo kutoka kwa mikono ya kila mmoja. Hypotheses iliibuka, ilijaribiwa, kujadiliwa, kukataliwa. Swali moja lililotatuliwa lilitokeza mapya mia moja, na kulikuwa na watu wengi waliokuwa tayari kutafuta majibu.

Mojawapo ya mambo ya kugeuza ambayo yalibadilisha uelewa wa ulimwengu ilikuwa ugunduzi wa asili mbili za chembe za msingi. Bila yeye, fomula ya Wolfe-Bragg isingeonekana. Kinachojulikana kama uwili wa chembe-mawimbi ulielezea kwa nini katika hali zingine elektroni hufanya kama mwili ulio na misa (ambayo ni, mwili, chembe), na kwa zingine - kama wimbi la ethereal. Wanasayansi walibishana kwa muda mrefu hadi wakafikia hitimisho kwamba vitu kwenye ulimwengu wa microworld wakati huo huo vina mali tofauti kama hizo.

Nakala hii inaelezea sheria ya Wulf-Bragg, ambayo inamaanisha tunavutiwa na sifa za wimbi la chembe za msingi. Kwa mtaalamu, maswali haya daima ni ya utata, kwa sababu tunaposhinda kizingiti cha ukubwa wa utaratibu wa nanometers, tunapoteza uhakika - kanuni ya Heisenberg inaanza kutumika. Walakini, kwa shida nyingi ukadiriaji mbaya unatosha. Kwa hivyo, ni muhimu kuanza kwa kuelezea baadhi ya vipengele vya kuongeza na kutoa mawimbi ya kawaida, ambayo ni rahisi kufikiria na kuelewa.

Mawimbi na sines

Watu wachache katika utoto walipenda sehemu kama hiyo ya algebra kama trigonometry. Sines na cosine, tangents na cotangents zina mfumo wao wa kuongeza, kutoa na mabadiliko mengine. Labda watoto hawaelewi hii, kwa hivyo haifurahishi kusoma. Na wengi walishangaa kwa nini hii yote inahitajika kabisa, katika sehemu gani ya maisha ya kila siku ujuzi huu unaweza kutumika.

Yote inategemea jinsi mtu ni mdadisi. Watu wengine wana ujuzi wa kutosha kama: jua huangaza wakati wa mchana, mwezi usiku, maji ni mvua, na jiwe ni ngumu. Lakini pia kuna wale ambao wanavutiwa na jinsi kila kitu ambacho mtu anaona kinavyofanya kazi. Kwa watafiti wasiochoka, tunaelezea: faida kubwa zaidi kutoka kwa utafiti wa mali ya wimbi, isiyo ya kawaida, ni fizikia ya chembe za msingi. Kwa mfano, diffraction ya elektroni inatii sheria hizi haswa.

Kwanza, fanyia kazi mawazo yako: funga macho yako na acha wimbi likubebe.

Hebu fikiria wimbi lisilo na mwisho la sine: bulge, bonde, bulge, bonde. Hakuna kinachobadilika ndani yake; umbali kutoka juu ya duna moja hadi nyingine ni sawa na mahali pengine popote. Mteremko wa mstari unapotoka kutoka kiwango cha juu hadi cha chini ni sawa kwa kila sehemu ya curve hii. Ikiwa kuna sinusoids mbili zinazofanana karibu, basi kazi inakuwa ngumu zaidi. Diffraction kwa grating anga moja kwa moja inategemea kuongeza ya mawimbi kadhaa. Sheria za mwingiliano wao hutegemea mambo kadhaa.

Ya kwanza ni awamu. Ni sehemu gani za curve hizi mbili zinagusa. Ikiwa upeo wao unalingana hadi milimita ya mwisho, ikiwa pembe za mwelekeo wa curves ni sawa, viashiria vyote vinaongezeka mara mbili, humps huwa mara mbili zaidi, na mabonde huwa mara mbili ya kina. Ikiwa, kinyume chake, upeo wa curve moja huanguka kwa kiwango cha chini cha nyingine, basi mawimbi yanafuta kila mmoja, oscillations yote hugeuka hadi sifuri. Na ikiwa awamu haziendani kwa sehemu tu - yaani, upeo wa curve moja hutokea wakati wa kupanda au kuanguka kwa mwingine, basi picha inakuwa ngumu kabisa. Kwa ujumla, fomula ya Wulf-Bragg ina pembe tu, kama itakavyoonekana baadaye. Hata hivyo, sheria za mwingiliano wa wimbi zitasaidia kuelewa hitimisho lake kikamilifu zaidi.

Ya pili ni amplitude. Huu ndio urefu wa nundu na mabonde. Ikiwa curve moja ina urefu wa sentimita moja, na nyingine ina mbili, basi lazima ziongezwe ipasavyo. Hiyo ni, ikiwa kiwango cha juu cha wimbi na urefu wa sentimita mbili huanguka sawasawa na kiwango cha chini cha wimbi na urefu wa sentimita moja, basi hazighairi kila mmoja, lakini urefu tu wa usumbufu wa wimbi la kwanza. hupungua. Kwa mfano, diffraction ya elektroni inategemea amplitude ya vibrations yao, ambayo huamua nishati yao.

Ya tatu ni frequency. Huu ni umbali kati ya pointi mbili zinazofanana kwenye curve, kama vile miinuko au miteremko ya chini. Ikiwa masafa ni tofauti, basi wakati fulani maxima ya curves mbili sanjari na, ipasavyo, kuongeza kabisa. Tayari katika kipindi kijacho hii haifanyiki, upeo wa mwisho unakuwa chini na chini. Kisha upeo wa wimbi moja huanguka madhubuti kwa kiwango cha chini cha nyingine, ikitoa matokeo madogo na mwingiliano kama huo. Matokeo, kama unavyoelewa, pia yatakuwa ngumu sana, lakini mara kwa mara. Picha itajirudia mapema au baadaye, na viwango viwili vya juu vitafanana tena. Kwa hivyo, wakati mawimbi yenye masafa tofauti yanapowekwa juu, oscillation mpya yenye amplitude ya kutofautiana itatokea.

Ya nne ni mwelekeo. Kwa kawaida, wakati wa kuzingatia mawimbi mawili yanayofanana (kwa upande wetu, mawimbi ya sine), huchukuliwa moja kwa moja kuwa sawa na kila mmoja. Hata hivyo, katika ulimwengu wa kweli kila kitu ni tofauti, mwelekeo unaweza kuwa wowote ndani Kwa hivyo, mawimbi tu yanayosafiri sambamba yataongezwa au kupunguzwa. Ikiwa wanasonga kwa mwelekeo tofauti, hakuna mwingiliano kati yao. Sheria ya Wulff-Bragg inasema kwa usahihi kwamba ni mihimili inayofanana pekee ndiyo inayoongezwa.

Kuingilia kati na kutofautiana

Walakini, mionzi ya sumakuumeme sio wimbi la sine. Kanuni ya Huygens inasema kwamba kila nukta katika sehemu inayofikiwa na sehemu ya mbele ya mawimbi (au usumbufu) ni chanzo cha mawimbi ya pili ya duara. Kwa hivyo, katika kila wakati wa uenezi wa, sema, mwanga, mawimbi yanawekwa juu ya kila mmoja. Hii ni kuingiliwa.

Jambo hili huwa sababu ya kwamba mwanga hasa na mawimbi ya sumakuumeme kwa ujumla yana uwezo wa kujipinda kuzunguka vizuizi. Ukweli wa mwisho unaitwa diffraction. Ikiwa msomaji hatakumbuka hii kutoka shuleni, tutakuambia kwamba slits mbili kwenye skrini nyeusi, iliyoangaziwa na mwanga mweupe wa kawaida, hutoa mfumo mgumu wa maxima na minima ya kuangaza, ambayo ni, hakutakuwa na kupigwa mbili zinazofanana. lakini nyingi na za nguvu tofauti.

Ikiwa utawasha vijiti bila mwanga, lakini piga bomba kwa elektroni ngumu kabisa (au, sema, chembe za alpha), basi unapata picha sawa. Elektroni huingilia kati na kutofautisha. Hapa ndipo asili yao ya wimbi inajidhihirisha. Ikumbukwe kwamba utawanyiko wa Wulf-Bragg (mara nyingi huitwa Bragg) unajumuisha kutawanya kwa nguvu kwa mawimbi kwenye gratings za mara kwa mara wakati awamu ya tukio na mawimbi yaliyotawanyika yanalingana.

Imara

Kila mtu anaweza kuwa na uhusiano wake na kifungu hiki. Hata hivyo, hali imara ni tawi lililofafanuliwa vizuri la fizikia ambalo linasoma muundo na mali ya fuwele, glasi na keramik. Kinachoelezwa hapa chini kinajulikana tu kwa sababu wanasayansi mara moja walitengeneza misingi ya uchambuzi wa diffraction ya X-ray.

Kwa hivyo, fuwele ni hali ya jambo wakati viini vya atomi vinachukua nafasi iliyoainishwa madhubuti katika nafasi inayohusiana na kila mmoja, na elektroni za bure, kama ganda la elektroni, hufanywa kwa jumla. Tabia kuu ya imara ni periodicity. Ikiwa msomaji amewahi kupendezwa na fizikia au kemia, picha ya chumvi ya meza (jina la madini ni halite, formula ni NaCl) labda hujitokeza katika kichwa chake.

Aina hizi mbili za atomi ziko karibu sana, na kutengeneza muundo mnene. Sodiamu na klorini hubadilishana kuunda kimiani ya ujazo katika vipimo vyote vitatu, ambayo pande zake ni za usawa kwa kila mmoja. Kwa hivyo, kipindi (au kiini cha kitengo) ni mchemraba ambao wima tatu ni atomi za aina moja, tatu zilizobaki ni nyingine. Kwa kuweka cubes vile karibu na kila mmoja, unaweza kupata kioo usio na kipimo. Atomu zote zilizo ndani ya vipimo viwili mara kwa mara huunda ndege za fuwele. Hiyo ni, tatu-dimensional, lakini moja ya pande, mara kwa mara mara nyingi (bora idadi isiyo na kipimo ya nyakati), huunda uso tofauti katika kioo. Kuna mengi ya nyuso hizi, na zinaendesha sambamba kwa kila mmoja.

Umbali wa interplanar ni kiashiria muhimu ambacho huamua, kwa mfano, nguvu ya mwili imara. Ikiwa katika vipimo viwili umbali huu ni mdogo, na katika tatu ni kubwa, basi dutu hii hutoka kwa urahisi. Hii ni sifa, kwa mfano, mica, ambayo ilitumia kuchukua nafasi ya kioo kwenye madirisha ya watu.

Fuwele na madini

Hata hivyo, chumvi ya mwamba ni mfano rahisi sana: aina mbili tu za atomi na ulinganifu wa wazi wa ujazo. Sehemu ya jiolojia, inayoitwa mineralogy, inasoma upekee wao katika ukweli kwamba fomula moja ya kemikali inajumuisha aina 10-11 za atomi. Na muundo wao ni ngumu sana: tetrahedrons, zinazounganishwa na cubes na wima kwa pembe tofauti, huunda njia za porous za maumbo mbalimbali, visiwa, chessboard tata au uhusiano wa zigzag. Hii, kwa mfano, ni muundo wa bidhaa nzuri sana, adimu na safi ya Kirusi ya mapambo ya zambarau ni nzuri sana kwamba inaweza kugeuza kichwa chako - kwa hivyo jina la madini. Lakini hata muundo wa ngumu zaidi una ndege za crystallographic sambamba na kila mmoja.

Na hii inaruhusu, shukrani kwa uwepo wa uzushi wa diffraction ya elektroni kwenye kimiani ya kioo, kufunua muundo wao.

Muundo na elektroni

Ili kuelezea vya kutosha mbinu za kusoma muundo wa suala kulingana na diffraction ya elektroni, mtu anaweza kufikiria kuwa mipira hutupwa ndani ya sanduku. Na kisha wanahesabu ni mipira ngapi iliyorudishwa nyuma na kwa pembe gani. Sura ya kisanduku kisha huamuliwa kutoka pande ambazo mipira mingi hudunda.

Bila shaka, hili ni wazo la takriban. Lakini kulingana na mtindo huu mbaya, mwelekeo ambao mipira mingi inaruka ni kiwango cha juu cha diffraction. Kwa hivyo, elektroni (au x-rays) hupiga uso wa kioo. Baadhi yao "hukwama" katika dutu, lakini wengine huonyeshwa. Kwa kuongeza, zinaonyeshwa tu kutoka kwa ndege za crystallographic. Kwa kuwa hakuna ndege moja, lakini wengi wao, mawimbi yalijitokeza tu sambamba na kila mmoja huongeza (tulijadili hili hapo juu). Kwa hivyo, ishara hupatikana ambapo nguvu ya kutafakari inategemea angle ya matukio. Upeo wa diffraction unaonyesha uwepo wa ndege kwenye pembe inayosomwa. Picha inayotokana inachambuliwa ili kupata muundo halisi wa kioo.

Mfumo

Uchambuzi unafanywa kulingana na sheria fulani. Zinatokana na formula ya Wulf-Bragg. Inaonekana kama hii:

2d sinθ = nλ, ambapo:

d - umbali wa interplanar;
θ - pembe ya malisho (pembe ya ziada kwa angle ya kutafakari);
n ni utaratibu wa upeo wa diffraction ( integer chanya, yaani 1, 2, 3 ...);
λ ni urefu wa wimbi la mionzi ya tukio.

Kama msomaji anavyoona, hata pembe iliyochukuliwa sio ile iliyopatikana moja kwa moja wakati wa utafiti, lakini ya ziada kwake. Inafaa kuelezea kando juu ya thamani ya n, ambayo inahusu dhana ya "kiwango cha juu cha diffraction". Fomula ya kuingiliwa pia ina nambari kamili ambayo huamua ni mpangilio gani wa ukubwa unaozingatiwa.

Mwangaza wa skrini katika jaribio na mpasuo mbili, kwa mfano, inategemea cosine ya tofauti ya njia. Kwa kuwa ni cosine, baada ya skrini ya giza katika kesi hii, sio tu upeo kuu unazingatiwa, lakini pia kupigwa kwa dimmer kadhaa kwenye pande zake. Ikiwa tungeishi katika ulimwengu bora, ambao unaweza kufaa kabisa kwa fomula za hesabu, kungekuwa na idadi isiyo na kikomo ya viboko kama hivyo. Hata hivyo, kwa kweli, idadi ya maeneo yenye mwangaza daima ni mdogo, na inategemea upana wa slits, umbali kati yao na mwangaza wa chanzo.

Kwa kuwa diffraction ni matokeo ya moja kwa moja ya asili ya wimbi la chembe za mwanga na msingi, yaani, kuwepo kwa kuingiliwa ndani yao, fomula ya Wulf-Bragg ina utaratibu wa upeo wa diffraction. Kwa njia, ukweli huu mwanzoni ulikuwa mgumu sana wa mahesabu ya wajaribu. Kwa sasa, mabadiliko yote yanayohusiana na kugeuza ndege na kuhesabu muundo bora kutoka kwa mifumo ya diffraction hufanywa na mashine. Pia huhesabu kilele ambacho ni matukio ya kujitegemea, na ambayo ni amri ya pili au ya tatu ya mistari kuu katika spectra.

Kabla ya kuanzishwa kwa kompyuta na interface rahisi (kiasi rahisi, kwa kuwa mipango ya mahesabu mbalimbali bado ni zana ngumu), yote haya yalifanywa kwa mikono. Na licha ya ufupi wa mlingano wa Wolfe-Bragg, ilichukua muda na juhudi nyingi kuthibitisha ukweli wa maadili yaliyopatikana. Wanasayansi walikagua na kukagua mara mbili ili kuona ikiwa kulikuwa na kiwango cha juu kisicho kikuu ambacho kinaweza kuharibu hesabu.

Nadharia na mazoezi

Ugunduzi huo wa ajabu, uliofanywa wakati huo huo na Woolf na Bragg, uliwapa wanadamu zana ya lazima ya kusoma miundo iliyofichwa hadi sasa ya yabisi. Walakini, kama unavyojua, nadharia ni jambo zuri, lakini kwa mazoezi kila kitu kinageuka kuwa tofauti kidogo. Juu kidogo tulizungumza juu ya fuwele. Lakini nadharia yoyote ina kesi inayofaa akilini. Hiyo ni, nafasi isiyo na kasoro isiyo na kipimo ambayo sheria za marudio ya muundo hazivunjwa.

Hata hivyo, vitu halisi, hata safi sana na vilivyokua katika maabara vimejaa kasoro. Miongoni mwa malezi ya asili, kupata sampuli bora ni mafanikio makubwa. Hali ya Wolfe-Bragg (iliyoonyeshwa na fomula iliyo hapo juu) inatumika kwa asilimia mia moja ya wakati kwa fuwele halisi. Kwao, kwa hali yoyote, kuna kasoro kama uso. Na msomaji asichanganyikiwe na baadhi ya upuuzi wa kauli hii: uso sio tu chanzo cha kasoro, bali pia kasoro yenyewe.

Kwa mfano, nishati ya vifungo vinavyotengenezwa ndani ya kioo hutofautiana na ile ya kanda za mipaka. Hii ina maana kwamba ni muhimu kuanzisha uwezekano na mapungufu ya pekee. Hiyo ni, wakati wa majaribio wanachukua wigo wa kutafakari kwa elektroni au X-rays kutoka kwa mwili imara, hawapati tu ukubwa wa angle, lakini angle na kosa. Kwa mfano, θ = 25 ± 0.5 digrii. Kwenye grafu, hii inaonyeshwa kwa ukweli kwamba kiwango cha juu cha kutofautisha (fomula yake ambayo ni equation ya Wulff-Bragg) ina upana fulani na ni kamba, na sio laini nyembamba haswa katika eneo la thamani iliyopatikana.

Hadithi na makosa

Kwa hivyo nini kinatokea, kila kitu kilichopatikana na wanasayansi sio kweli?! Kwa njia fulani. Unapopima joto lako na kupata 37 kwenye thermometer, hii pia si sahihi kabisa. Joto la mwili wako ni tofauti na thamani kali. Lakini jambo kuu kwako ni kwamba yeye ni wa kawaida, kwamba wewe ni mgonjwa na ni wakati wa kupata matibabu. Haijalishi kwako na daktari wako kwamba kipimajoto kilionyesha 37.029.

Ni sawa katika sayansi - mradi tu kosa haliingilii na kufanya hitimisho lisilo na utata, inazingatiwa, lakini msisitizo ni juu ya maana kuu. Kwa kuongeza, takwimu zinaonyesha: mradi tu kosa ni chini ya asilimia tano, inaweza kupuuzwa. Matokeo yaliyopatikana katika majaribio ambayo hali ya Wolfe-Bragg inafikiwa pia yana hitilafu. Wanasayansi ambao hufanya hesabu kawaida huonyesha. Hata hivyo, kwa maombi maalum, kwa maneno mengine, kuelewa ni nini muundo wa kioo fulani, kosa sio muhimu sana (kwa muda mrefu ni ndogo).

Ni muhimu kuzingatia kwamba kila kifaa, hata mtawala wa shule, daima ana makosa. Kiashiria hiki kinazingatiwa katika vipimo na, ikiwa ni lazima, kinajumuishwa katika kosa la jumla la matokeo.

Hitimisho

Acha wimbi la ndege la aina yoyote litukie kwenye kimiani ya kioo yenye kipindi d, kwa pembe θ, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu.

Tukio (bluu) na miale iliyoakisiwa (nyekundu).

Kama unaweza kuona, kuna tofauti katika njia kati ya boriti iliyoonyeshwa pamoja AC" na miale kupita kwenye ndege ya pili ya atomi kando ya njia AB na tu baada ya hayo kutafakari pamoja B.C.. Tofauti katika njia itaandikwa kama

(AB + BC) − (AC").

Ikiwa tofauti hii ni sawa na nambari kamili ya mawimbi n, basi mawimbi mawili yatafika kwenye hatua ya uchunguzi na awamu zile zile zikiwa na mwingiliano. Kwa hisabati tunaweza kuandika:

ambapo λ ni urefu wa wimbi la mionzi. Kwa kutumia nadharia ya Pythagorean inaweza kuonyeshwa hivyo

pamoja na mahusiano yafuatayo:

Kuweka kila kitu pamoja tunapata usemi unaojulikana:

Baada ya kurahisisha tunapata sheria ya Bragg

Maombi

Hali ya Wulff-Bragg inafanya uwezekano wa kuamua umbali kati ya mipango d katika fuwele, kwani λ hujulikana kwa kawaida, na pembe θ hupimwa kwa majaribio. Masharti (1) yalipatikana bila kuzingatia athari ya kinzani kwa fuwele isiyo na kikomo yenye muundo wa muda. Kwa kweli, mionzi iliyotenganishwa huenea kwa muda wa angular θ±Δθ, na upana wa muda huu umedhamiriwa katika makadirio ya kinematic na idadi ya ndege za atomiki zinazoakisi (hiyo ni, sawia na vipimo vya mstari wa fuwele), sawa na idadi ya mistari ya grating ya diffraction. Katika diffraction ya nguvu, thamani ya Δθ pia inategemea ukubwa wa mwingiliano wa mionzi ya X-ray na atomi za kioo. Upotovu wa kimiani ya kioo, kulingana na asili yao, husababisha mabadiliko katika angle θ, au ongezeko la Δθ, au zote mbili kwa wakati mmoja. Hali ya Wulff-Bragg ndiyo mahali pa kuanzia kwa utafiti katika uchanganuzi wa muundo wa X-ray, utengano wa vifaa vya X-ray, na topografia ya eksirei. Hali ya Wulff-Bragg inasalia kuwa halali kwa utenganishaji wa γ-mnururisho, elektroni na neutroni katika fuwele, na kwa kutofautisha katika miundo ya safu na ya muda ya mionzi kutoka kwa safu za redio na macho, pamoja na sauti. Katika optics zisizo za kawaida na umeme wa quantum, wakati wa kuelezea michakato ya parametric na inelastic, hali mbalimbali za synchronism ya mawimbi ya anga hutumiwa, ambayo ni karibu kwa maana ya hali ya Wulf-Bragg.

Fasihi

Bragg W. L., "Mchanganyiko wa Mawimbi Mafupi ya Umeme na Kioo", Kesi za Jumuiya ya Falsafa ya Cambridge, 17 , 43 (1914).
Ensaiklopidia ya kimwili / Ch. mh. A.M. Prokhorov. Mh. hesabu D.M. Alekseev, A.M. Baldin, A.M. Bonch-Bruevich, A.S. Borovik-Romanov na wengine - M.: Sov. ensaiklopidia. T.1. Athari ya Aronova - Bohm - Mistari mirefu. 1988. 704 p., mgonjwa.

Wikimedia Foundation. 2010.

Tazama "Sheria ya Bragg" ni nini katika kamusi zingine:

Sheria ya Bragg- Brego ir Vulfo sąlyga statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Sheria ya Bragg; hali ya kutafakari ya Bragg; Uhusiano wa Bragg vok. Reflexionsbedingung von Bragg, f; Wulf Braggsche Bedingung, f rus. Sheria ya Bragg, m; Hali ya Bragg-Wulf, n… … Fizikos terminų žodynas