直边衍射的条纹区总是对着直边S的侧表面 S 1 S 2 , 直边衍射的无条纹区总是背对着S的侧表面S 1 S 2 。这个事实表明衍射是在直边S的侧表面产生的一种效应,要搞清楚衍射过程只有做实验,各种衍射实验做了百次以上具体多少次己记不清楚,半反射镜是在1mm厚的玻片的一面镀上铝膜制成,有一次用买的半反射镜做直边衍射实验,用光度计测OR区的光照度。开始做了十几次实验数据毫无规律想放弃都想了几次,在顽固不化的精神支持下又不想放弃,有一天翻看实验数据看到似乎有点规律,又做了多次实验有时有规律有时又无规律,继续做了几十次才将各种影响因素搞清楚,发现的规律是直边侧表面前部(靠光源一边)反射的光子到达OR小的区域,直边侧表面后部(靠屏幕一边)反射的光子到达OR较大的区域。这些光子相交产生干涉条纹,这才能解释为什么OR区有干涉条纹。到达OP区的光子是直边侧表面附近偏转过去的,这些光子发散(不相交)不产生干涉所以OP区没有条纹。见前面博文:一个做了二十年才想明白的实验。更深入全面的原因请看川大出版社新书光子衍射与T物质。
今天,2012年6月8日,是X-射线衍射发现100周年的纪念日。 100年前的今天,德国慕尼黑大学(University of Munich)的物理学家劳厄(Max von Laue)及其同事,想出了一个主意,就是将一束X-射线通过一个硫酸铜晶体发送出去,然后在照相底片上记录下结果(如图1)。 (taken from: http://www.chemistryviews.org/) 劳厄鼓励他的两位同 事, Walter Friedrich和Paul Knipping,他俩在X-射线方面比劳厄更有实践经验,在索末菲研究所(Sommerfeld's institute)继续开展实验,结果发现在起始光束的中心点周围产生了衍射点(diffraction spots)。 其实,这一发现比伦琴( Wilhelm Conrad Rntgen) 首次发现X-射线要迟17年。当时,是他宣布了X-射线的存在,但这种射线的本质一直没搞清楚。有些物理学家怀疑X-射线是一种电磁辐射,但一直无法获得可靠的衍射方面的证据。当时估计X-射线的波长范围在 0.4-0.6。 与此同时,晶体学家们则已越来越确信晶体空间点阵结构的存在。这个问题劳厄也与他的朋友 埃瓦尔德( Paul Peter Ewald )讨论过。在一次交谈中,埃瓦尔德发表了这样的观点,阵点之间的距离也许是造成X-射线产生干涉的合适距离,如果原来估计的波长正确的话。 无疑,是劳厄的直觉和灵感促成了Friedrich和Knipping的实验,尽管一开始他是基于一种错误的期待。然而可喜的是,劳厄及其合作者的实验提供了X-射线是波本质和晶体具有点阵结构的直接证据。因为衍射点是由X-射线引起的,后者对衍射 体(scatterers)的规则阵列(晶体中原子的重复排列)具有重大影响。衍射体造成球面波 (spherical waves)的规则排列,在绝大多数方向上干涉很严重,具有破坏性,但在某些方向上却具有建设性,所以在照相底片上能产生光亮的点。 在X-射线衍射发现后的一年里,布拉格(William Lawrence Bragg) 推导出了一个解决晶体结构和决定衍射图规律的著名公式: 2dsinθ=nλ 在公式中,d是衍射面之间的距离,θ是入 射角(incident angle ),n是任意整数,λ是光束的 波长(如图2)。 (taken from: http://www.chemistryviews.org/) 可以这么说,劳厄和布拉格的发现,开创了两门科学,即X-射线晶体学(X-ray crystallography)和X-射线光谱学(X-ray spectroscopy),同时还造就了两位诺贝奖得主:1914年劳厄“for his discovery of the diffraction of X-rays by crystals” 而获奖;1915年布拉格及其父亲(William Henry Bragg) “for their services in the analysis of crystal structure by means of X-rays” 而获奖。 科学研究需要质疑,也需要灵感(直觉),更需要合作精神。X-射线及其衍射作用的发现,开创了一个科学新时代,绵延百年而不绝,创造了众多的一流的的科学成果,也算是科学史上的一桩奇迹和美谈,值得我们永远纪念。 (taken from:http://www.iop.cas.cn/) 参考资料: Max von Laue and the discovery of X-ray diffraction in 1912 ,M. Eckert, Annalen der Physik , 2012 , 524(5) , A83–A85. DOI: 10.1002/andp.201200724 The Discovery of the Diffraction of X-rays in Crystals — A Historical Review ,G. Hildebrandt, Cryst. Res. Technol. 1993 , 28(6) , 747–766. DOI: 10.1002/crat.2170280602 Michael Eckert,Disputed discovery: the beginnings of X-ray diffraction in crystals in 1912 and its repercussions,Acta Cryst. (2012). A68, 30-39.(厦门大学化学系胡盛志老师提醒有该文,谨致谢意!)
温度范围在20~300度,比如说 Powder X-ray diffraction study was carried out on a Rigaku R-AXIS RAPID II imaging plate diffractometer using Cu-Kα radiation. The measurement temperatures were varied using the temperature controller Rigaku CGD-4 under N2 gas. Samples were grinded down and packed into glass capillaries.