《维周期结构衍射》ppt课件

《《维周期结构衍射》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、物理光学国防科技大学光电学院§4.4二维周期结构的衍射4.4.1二维周期结构－－二维晶片三种类型的单元结构：矩形、菱形、点4.4.2二维周期矩孔阵列夫琅的和费衍射场包含的单元包含N2排，每排有N1个单元“编组”思想求解结构因子（1)排内元间干涉N1d1N2d2的编组求解首先将其分为N2排（2)面内排间干涉以排为大单元，沿y方向排列，结构因子：（3)面内排间干涉N2d2的编组求解4.4.2二维周期矩孔阵列夫琅的和费衍射场思考：当单元为点时，其衍射强度的单元因子是常数吗？4.4.2二维周期矩孔阵列夫琅的和费衍射

2、场图5.20给出的是未经单元因子调制、单独考虑结构因子得到的主极强分布点，近似一个二维点阵，从中可以分析出此时单细胞排列是有序的。－－通过衍射图样进行微观结构分析的原理思考：如何通过衍射场进行单元因子形貌的分析？图5.204.4.3例题二维晶片的共面衍射二维晶片所在平面为(x,z)平面，其沿x轴的空间周期为d1,沿z轴的空间周期为d2,一准单色平行光束的入射方向与二维晶片共面。试确定在(x,z)平面内可能存在的夫琅和费衍射主极强及其方位。设d1=d2=10λ.黑点表示的点源相当于实物粒子，如原子、分子、离子

3、等。4.4.3例题二维晶片的共面衍射主极强方向存在于既满足排内干涉的主极强条件，又满足排间干涉的主极强条件。衍射结构因子，它决定了衍射主级强的方位角()。4.4.3例题二维晶片的共面衍射衍射主级强的方位角()由衍射结构因子得，主级强出现在：4.4.3例题二维晶片的共面衍射4.4.3例题二维晶片的共面衍射§4.5三维周期结构X射线的衍射4.5.1晶体和X射线简介晶体：物质的一种凝聚态，其特点是外形具有规则性，内部原子排列具有周期性。晶格：三维空间中，无论沿哪个方向考察，晶体的结构均具有周期性，这种三维周期

4、结构在晶体学中称为晶格。（空间点阵）晶格常数：相邻晶格点之间的最小间隔。Å量级。NaCl5.627Å.C-N键长1.44Å1923,最早完整的测定的一种有机物晶体结构。一种是由于高能电子打到靶上后，电子受原子核电场的作用而速度骤减，电子的动能转换成辐射能----轫制辐射，X光谱连续。其次是高能电子将原子内层的电子激发出来，当回到基态时，辐射出X射线，光谱不连续。X射线简介伦琴（1845-1923）德国维尔茨堡大学实验物理学家X射线的发现者1901年诺贝尔物理学奖-因发现X-射线X射线产生机制阴极：钨丝制成，

5、低压点源加热，产生热电子。直流高压加速轰击阳极靶光波长与光子能量的换算公式X射线波长Å量级，产生有效衍射对应的的光栅d值<100Å，远超过机械加工能力。而晶格常数刚好为X射线波长的数十倍，晶体成为X射线衍射天然的三维光栅。X射线探伤学X射线性质X射线是一种电磁波。波长很短(10－10m)，X射线穿透力很强。§4.5三维周期结构X射线的衍射“有效衍射”术语含义由光栅公式可获得一般估算（数量级）:d≤λ.“无效衍射”，“隐失波”；102λ>d>λ.有效衍射——出现衍射图样,敏感地反映了物质结构；d>103λ.“

6、无效衍射”，“几何光学衍射”劳厄发现X射线衍射和慕尼黑大学的科学气氛有密切关系，当时师生们讨论最多的一个问题就是X射线的本性。劳厄认为X射线是电磁波。1912年,劳厄在同一位博士研究生厄瓦耳交谈时，产生了用X射线照射晶体用以研究固体结构的想法。他设想X射线是极短的电磁波，而晶体又是原子（离子）的有规则的三维排列,就像是一块天然光栅那样，只要X射线的波长和晶体中原子（离子）的间距具有相同的数量级，那么当用X射线照射晶体时就应能观察到干涉现象。这确实是一个极其奇特而又非常有效的方法。劳厄的“光学直觉”使他产生了

7、思想上的飞跃，晶体中原子的排列如果是有规则的，其间距与入射波的波长同数量级，就有可能产生干涉。1912年4月他们开始了这项试验。弗里德利希和尼平很快地按劳厄的设计搭起了安装有实验装置的架子，但是他们在第一轮实验中，由于X射线太弱，曝光时间不足而屡遭失败，幸亏他们有坚定的信念，把曝光时间延为数小时，才在底片上显出有规则的斑点。后来，他们改进了设备，采用ZnS、NaCl等晶体做试验，衍射斑点具有更为明显的对称性。接着，劳厄推导出一系列衍射方程，很好地解释了这些斑点的成因。在照相底片上形成对称分布的若干衍射斑点，

8、称为劳厄斑。X-射线衍射的发现过程：劳厄的实验装置X射线通过红宝石晶体(a)和硅单晶体(b)所拍摄的劳厄斑照片劳厄MaxvonLaue（1879-1960）德国慕尼黑大学理论物理学家X射线衍射的发现者1914年诺贝尔物理学奖--因发现晶体的X射线衍射意义：X射线衍射现象的发现对近代物理学的发展有重要意义，因为它不仅证明了X射线是一种比可见光波长短千倍的电磁波，使人们对X射线的认识迈出了关键的一步，而且还第一次对晶