Formula Bragg. Difrakzioa espaziala sare baten bidez

Artikulu hau formula Bragg bat aurkezten du, bere mundu modernoaren garrantzi ikasi zuen. bertan egin dira elektroi difrakzioa aurkikuntza solidoen arabera posible substantzia ikertzeko metodoak deskribatzen dugu.

Zientzia eta gatazkak

Izan ere, belaunaldi ezberdinetako izango ez elkar ulertzen, nahiz Turgenev idatzi zuen eleberri "Aita eta semeak." Eta egia hau da: familia bizi da ehun urte, haurrak errespetatu euren arbasoen, guztiak elkarrengandik, eta ondoren onartzen berriro -, eta dena aldatuko da. Eta zientzia materia guztia. Ez da harritzekoa, Eliza Katolikoak edozein mugimendu ezagutza natural garapen aurka zitekeen munduan kontrolik gabeko aldaketaren bat ekar. Aurkikuntza One higiene pertzepzioa aldatzen, eta orain zahar jendea harrituta behera begiratu ziren, beren seme-alabak garbitu eskuak, jaten eta beren hortzak garbitu aurretik. Amona disapproving astindu beren buruak: "Zergatik, ondo bizi ginen hura gabe, eta ezer erditu hogei seme-alabak. Eta hori guztia zure garbitasun bakarrik kaltetzeko eta gaichtotic. "

Hipotesi batek planeten kokalekuan - eta orain txoko guztietan, gazte hezi jendeak sateliteak eta meteoroen, teleskopio eta Esne Bidea izaera eztabaidatzen, berriz, atsekabea belaunaldi zaharrago: "Txorakeriak edozein, zein kanpoaldeko espazioa eta zeruko esfera erabilera da, zer diferentzia da, biratzen gisa Mars eta Venus patata hobeto joango litzateke hazi zen, gehiago erabilgarria izan litzateke. "

aurrerapauso teknologia, posible izan ere ezagutua difrakzioa sareta espazioa dela - eta beste poltsikoan guztietan smartphone bat da. Aldi berean adinekoen marmarka: "Ez da ezer ona ez dela mezuak azkar horietan, ez dira zerbait gutun hau." Hala ere, soinuak paradoxikoa gisa, hainbat tramankulu jabeek hautematen haiek jakin baten moduko bat bezala, ia airean bezala. Eta jende gutxi bere lanaren mekanismoak eta modurik izugarria dela giza adimenaren ditu batzuk bi edo hiru ehun urte egin pentsatzen.

XX mendearen atarian

XIX mendearen bukaeran, gizadiaren gertakari open guztien ezagutza arazoa aurrean. zela uste fisikan dagoeneko badakigu dena, eta bakarrik jakiteko xehetasunak izaten jarraitzen du. Hala ere, Plancken kuantuen eta eza mikrokosmos estatu aurkikuntza literalki irauli materiaren egitura buruz aurreko ideia.

Inaugurazio bat jaitsi bestearen ondoren, ikertzaileek kendu besteen eskuetan ideia. Hipotesiak sortzen dira, probatu, eztabaidatu, baztertu. Ziur Gauza bat abiaraziko berriak ehunka, eta han jende erantzunak bilatzeko prest asko izan ziren.

inflexio-puntu hori munduaren pertzepzioa aldatu egin bat, oinarrizko partikula izaera bikoitza ireki zen. Berau gabe, formula Bragg ez litzateke agertu dira. deiturikoak uhin-partikula dualtasuna azaldu zergatik kasu batzuetan, elektroia (hau corpuscle, partikula) gorputz baten masa bat izatea bezala jokatzen du, eta beste batean - etereo uhin bezala. Zientzialariek aspalditik argudiatu zuen, oraindik ez Ondorio bat etorri - esaterako microworld objektuak propietate desberdinak dituzte biak.

Artikulu hau Bragg, eta horrek esan nahi du, uhin oinarrizko partikulak propietate interesa dugun legea azaltzen du. espezialista izateko, galdera hauek beti dira anbiguoa, tamaina nanometro ordena atarian gaindituz, ziurtasuna galtzen dugulako - Efektu Heisenberg printzipioa sartuko da. Hala ere, helburu gehienetarako nahikoa zakarra hurbilketa bat falta zaio. Beraz, beharrezkoa da, gainera, eta kenketa olatuak arruntaren, hau da sinplea nahikoa imajinatu eta ulertzeko zenbait ezaugarri azaltzeko hasteko.

Olatuak eta sinuses

Haurtzaro jende gutxik maitatua algebra trigonometry bezala adar honetan. Sine eta kosinua, tangentea eta kotangentearen dute beraien batuketa, kenketa, eta beste transformazio-sistema propioa. Agian haurrak ez ulertu hau, hain interesgarria den aztertzeko. Eta asko zergatik hori guztia beharrezkoa da, ezagutza hori bertan parte eguneroko bizitzaren ere aplikatu daiteke egiten buruz galdetu.

Zen dena jendeak nola inquisitive orrian. Batzuek ez dute ezagutza eguzkiaren eguna eta ilargia gauez zehar distira esaterako, ur hezea da, eta rock gogorra. Baina badira ere direnek interesa, antolatu dena pertsona bat ikusten da. ikerketa nekaezina da, eta uhin laburpenak propietate oinarrizko partikulak fisika ikasten, era bitxian nahikoa, onura gehien azaltzen. Adibidez, elektroi difrakzioa obeditzen zehazki lege horiek.

Irteeran bat, irudimena funtzionatzeko: itxi begiak eta utzi olatu eraman beraiek.

Imajinatu infinitua sinusoid bulge ildo bat, bulge ildoa. bertan Ezer ez da aldatu, bestera duna bat goitik distantzia nonahi bestela berdina da. lerroan denean doa gutxieneko bat gehienez ere bertatik malda, kurba zati bakoitzeko bera da. Han bi berdin sine uhin-kopuru bat bada, orduan zeregin zailagoa bihurtzen da. espaziala sare baten gainean difrakzioa zuzenean hainbat olatuak gain menpe. euren interakzio legeak hainbat faktore araberakoa.

Lehen - fasea. zein zati That ukitu bi kurba. Euren azken milimetro zelaian gehienez, joera kurba angelu berdinak dira bada bada - birritan sakon gisa - Zifra guztiak bikoiztu egin dira, humps bi aldiz handiagoa da, eta hutsak dira. aitzitik bada - kurba bat, gehienez, erortzen gutxienez beste, olatuak bertan behera elkarri out, dardarak guztiak dira zero bihurtu. Eta fase ez bada datoz guztiz - hau da, kurba bat, gehienez, igoera edo jaitsiera beste batean jaitsierak, irudian oso zaila bihurtzen da. Oro har, formula osatzen Bragg angelu bat bakarrik, eta argi izango geroago. Hala ere, olatuen arteko elkarrekintza arauak konturatzen bere ondorio erabat laguntzeko.

Bigarren - anplitudea. Hau humps eta hutsune altuera da. kurba zentimetro bat, eta beste altuera bat bada - bi, ondoren, hurrenez hurren jarri behar dira. Hau da, gehienez uhin bi zentimetroko altuera erortzen zorrozki bada gutxieneko zentimetro altuera batekin olatu on, ez dute bertan behera elkarri, baina istiluen lehen olatuaren altuera bakarrik gutxitzen. Adibidez, elektroiak difrakzioa oszilazio anplitudea, eta haien energia zehazten araberakoa da.

Hirugarren - tasa. bi kurba puntu berdinekin, maxima edo minima gisa arteko distantzia hau. maiztasun bera ez bada, orduan noizbait bi kurba gailur datoz, hurrenez hurren, erabat tolestuta. hau ez da jada hurrengo aldian gertatzen, azken gehienez txikiagoa eta beheko bihurtzen da. Ondoren olatu bat, gehienez, erortzen zorrozki on gutxienez bestea, emaitza txikiena inposaketa hori emanez. Emaitza, ezagutzen duzun bezala, gainera, oso konplexua da, baina aldizkako da. Irudia lehenago edo geroago berriro, eta berriro bi maxima bat datoz. Horrela, maiztasun desberdinak dituzten uhinak aplikatzea gainean sortzen diren berrien aldagai anplitudea oszilazio.

Laugarren - norabidea. Normalean, antzeko bi uhin (kasu honetan sine olatu batean) kontuan hartuta, uste da elkarren artean paraleloak direla automatikoki. Hala ere, mundu errealeko gauza desberdinak dira, norabidea barruan ezer izan daiteke , hiru dimentsiotako espazioa. Horrela, gehitu edo kendu egingo olatuak bakarrik paralelo bidaiatzen. mugitzen dira norabide kontrakoa bada, ez dago haien arteko elkarrekintza ez da. Lege Bragg nabarmentzen, hain zuzen, izan ere, habe paralelo hori bakarrik sortzen dira on.

Interferentzia eta difrakzioa

Hala ere, erradiazio elektromagnetikoaren - ez da zehazki da sine olatu bat. Huygens 'printzipioa estatu ertain puntu bakoitza den uhin-frontea iritsi horrek du (edo traba) bigarren mailako uhinak esferikoak iturri bat da. Horrela, une bakoitzean, hedatzea esan zuen, argi-uhin bat uneoro bata bestearen gainean. Hau interferentzia da.

Fenomeno hori arrazoia bereziki argia da, eta uhin elektromagnetikoak orokorrean ahal izateko oztopoak inguruan makurtu da. Bigarrenak Izan ere, difrakzioa deritzo. Irakurleak ez badu gogoratzen eskolatik, erakutsi dugu pantaila ilun batean bi slits, argi zuri arrunt batekin argiztatuta maxima eta argiztapen sistemaren minima korapilatsu batean, hau da, zerrendatan ezin izango da bi berdin-berdina, eta asko eta desberdinak intentsitatea.

banda ez da argi irradiated bada, eta nahiko gorputzeko elektroi bat bonbarda (edo, adibidez, Alfa partikulak), zehazki irudi bera lortuko dugu. Elektroiak difraktatutan dira eta oztopatzeko. hau manifestua euren uhin izaera da. Kontuan izan behar da Bragg difrakzioa (askotan, besterik gabe Bragg aipatzen) diren olatuak dispertsio indartsu datza buruzko aldizkako lattices istiluak fasean eta sakabanatutako olatu bat datoz.

solidoa

Esaldi honekin, bakoitzak bere elkarte propioa izan dezake. Hala ere, solidoa - Fisikaren adar-betiko egitura eta kristalak, edalontziak eta zeramika propietateak aztertzen dituen. adierazi behean ezagun bakarra da, hain zuzen zientzialariek behin hori X-izpien analisiaren oinarri garatu dute.

Horrela, kristalaren - substantzia estatu bat da, atomo nukleoen ondo definitutako espazio erlatiboa posizio bat elkarren artean okupatzen eta elektroi aske elektroi maskorrak gisa laburbiltzen dira. gorputz solidoen ezaugarri nagusia - aldizkakotasun. irakurlea behin izan zen fisika edo kimika interesa baduzu, ziurrenik azalduko da irudi bat bere buruan kristal sare baten gatza (mineral name - halita, formula NaCl) ere.

Bi atomo mota oso hurbil kontaktua, egitura nahikoa trinko bat osatuz daude. Sodio eta kloro tartekatuta formulario hirurak kubiko sare dimentsio guztietan, alboetan horietako elkarren artean perpendikularrak dira. Horrela, epea (edo unitatea zelula) - kubo bat, zeinetan hiru erpinak espezie bat atomo, beste hiru osatzen - beste. bakoitzak beste kubo karga, posible da kristal amaigabea lortzeko. Atomo guztiek bi neurketak barruan kokatzen dira aldian-aldian egin kristalografiarako hegazkina. Hau da, unitate bat hiru dimentsioko zelula, baina festa bat, errepikatzen hainbat aldiz (kasu ideal - zenbat aldiz infinitua), kristal azalera bakar bat osatzen du. gainazal horiek hainbeste dira eta elkarren artean paraleloak dira.

The interplanar distantzia - adierazle garrantzitsu bat zehazten du, adibidez, egoera ona egonkortasuna da. bi dimentsiotan, distantzia hau txiki, eta hirugarrena bada - a handiak, orduan substantzia da erraz exfoliates. , Deskribatzen du adibidez, mika, horren ordez, testu lehenago jendeak beira leihoak egiteko.

Kristala eta mineralak

Hala ere, rock gatza - adibidez, oso sinplea da: bi atomo eta kubiko simetria argi mota bakarra. Geologia, deitzen den mineralogia, aztertzeko artikulua kristal gorputza. Haien berezitasuna kimikoa formula bat biltzen dituen 10-11 atomoz espezie. Eta egitura oso konplexua da izan dute: tetraedro, angelu ezberdinetan erpinak lotzen kubo forma ezberdinak, uharteak, xakea konplexua edo sigi-saga konexio-bide porotsu bat osatzeko. Horrelako, adibidez, egitura izugarri ederra, oso arraroa eta guztiz Russian apaingarri da harri charoite. Bere morea ereduak hain fin hori buruan piztu ahal izango dute -, beraz mineral baten izena. Baina, nahiz eta gaur beste kristalografiarako hegazkina bakoitzean paralelo egitura konplikatua da.

Hau dela eta kristal sare bere egitura identifikatzeko elektroi difrakzioa presentzia ahalbidetzen.

Egitura eta elektroiak

materiaren egitura, oinarritutako elektroi difrakzioa on ikasten metodoak behar bezala deskribatzeko, pilotak kutxa barruan bota duela inork pentsa daiteke. Ondoren zenbatu zenbat bolak atzera eta zer angelu errebotea. Ondoren, norabide horretan pilotak gehienak itzulerako, formulario koadroan epaitu.

Jakina, hori zakarra ideia bat da. Baina eredu gordin honen arabera, norabide horretan pilota kopuru handiena itzulerako - difrakzioa gailurra. Horrela, elektroiak (edo X izpiak) kristalezko azalera bonbardatzen. Horietako batzuk "itsatsita" materia dira, baina beste batzuk ez dira grabatzen. Gainera, kristalografiarako hegazkinak soilik dira islatuta. planoan ez da geroztik, baina horietako asko, eta gero gehitu soilik islatzen uhinak elkarren artean paraleloak dira (goian eztabaidatu dugu). Horrela seinalearen lortzen da sartu espektro bat, non gogoeta intentsitatea intzidentzia angelua araberakoa da. Difrakzioa gailurra hegazkina baten presentzia aztertu angelu bat adierazten du. ondorioz irudian aztertzen da kristal egitura zehatza lortzeko.

formula

azterketa egiten da lege jakin batzuen arabera. Dute formula Bragg oinarritzen dira. Itxura hau bezalakoa da:

2d sinθ = nλ, non:

• d - the interplanar tartea:
• θ - lapsus angelu (angelu isla angelu osagarria);
• n - difrakzioa gailurra ordena (zenbaki oso bat, adibidez, 1, 2, 3 ...);
• λ - istilurik erradiazio uhin.

Irakurleak ikusten den bezala, angelu hori ez da bat ere zuzenean dela lortu dira ikerketa eta osagarriak bertan agertutako hartu. halaber dugu n balioa, eta horrek kontzeptua aipatzen buruz azaldu behar "difrakzioa gailurra". Interferentzia formula, gainera, zenbaki oso bat antzeman gehienez ordena zehazten duen dauzka.

bi zirrikituen esperimentua pantailaren iluminantzia, adibidez, kosinu bidea aldea araberakoa da. kosinua geroztik - Funtzio aldiro, pantaila ilundu ondoren, kasu honetan, ez bakarrik gailurra nagusia, baina bere aldeetan apal ere batzuk gehiago marra da. Bizi garen mundu ideal bat, hau da, formula matematiko guztiz frogatu ere, talde hauek kopurua infinitua izango litzateke. Hala ere, errealitatean ikusitako argi arlo kopuruaren beti mugatua eta araberakoa uhin, slit zabalera, eta distantzia iturria distira artean.

difrakzioa - zenetik uhin partikulak argiaren eta oinarrizko izaera ondorio zuzena, adibidez dira interferentzia du ala, gero formula bat Bragg ordena difrakzioa gailurra dira. Bide batez, hain zuzen ere hau egiten oso zaila da lehen kalkulu esperimentala berean. Momentu honetan, plano atzerakada eta difrakzioa eredua egitura optimoa kalkulatzeko lotutako transformazio guztiak, makinak egindako. zehazki kalkulatu dute bertan gailur fenomeno bereizi, eta zer dira - bigarren edo hirugarren espektroen lerro nagusiak ordena.

ordenagailuak sarrera zirkulazioan interfaze sinple batekin Aurretik (nahiko erraz, kalkulu programaren hainbat geroztik - oraindik tresnak sofistikatua) guztiak egin da eskuz. Eta laburbildu erlatiboa horietatik Bragg, Izan ere, ekuazio bat du, lortutako balioak egiaren ziurtatu arren, denbora eta ahalegin asko hartu zuen. Zientzialariek probatu eta retested - ez zuen bere bidea ikusi wormed non edozein gehienezko ez-nagusia, eta horrek kalkuluak hondatu daiteke.

Teoria eta praktika

Wonderful aurkikuntza, perfektua bai Wolfe eta Bragg gizadiaren eskuetara eman for solidoen egiturak arte ezkutatuta azterketan ezinbesteko tresna da. Hala ere, ezagutzen dugun bezala, teoria - Gauza ona, baina praktikan beti apur bat desberdina da. Gainetik kristalak galdera bat izan zen. Baina edozein teoria da kasu ideal aipatuz. Hori infinitua akatsik gabeko espazio horietan errepikapena lege egitura ez direla urratzen da.

Hala ere, benetako, nahiz eta oso garbi eta laborategian hazi, kristalinoa, material akatsak ugari. formazio natural artean aurkitu perfektua ale - arrakasta handia. Baldintza Bragg (adierazi gainetik formula arabera) kasuen ehuneko ehunean kristal erreala aplikatu. Beraientzat, nolanahi ere, ez dago akatsa hala nola, azalera gisa. Eta utzi irakurleak ez ditu adierazpenak batzuk zentzugabekeria nahastu: azalera akatsak iturri bakarra, baina baita akatsa da.

Adibidez, kristal barruan eratu bonu energia gaindiko zonalde balioa ezberdina da. Horrek esan nahi du beharrezkoa dela probabilitatea eta hutsuneak moduko bat aurkeztera. Hau da, esperimentalista kendu elektroi isla espektro edo X-izpien gorputz solidoa, ez bakarrik angelua, eta akats batera angelu jasoko dute. Adibidez, = θ 25 ± 0,5 gradu. grafikoa da, hain zuzen the difrakzioa gailurra (formula horren Bragg ekuazioa da), hori mehe zorrozki perfektua balioaren tokian line zabalera du, eta banda bat da, eta ez dituen adierazten da.

Mitoak eta akatsak

Beraz bihurtzen da, izenburu guztiak, ez da egia?! Neurri batean. Noiz neurtzen tenperatura zeure burua eta 37 termometroa aurkitu, hau ez da erabat zehatza. Zure gorputza tenperatura balioak zorrotza desberdinak. Baina zuen Crazy da zuretzat nagusia zera eri zarela eta ordua tratatu behar da. Eta zuk eta zure medikuak ez du axola izan ere termometroa erakutsi 37.029.

Eta zientzia - betiere akatsa ez da gelditzen definitua ondorioen egiteko, da kontuan hartzen, baina foku adierazten garrantzia da. Gainera, estatistikak erakusten: error bost baino gutxiago ehuneko arte, ahaztutako daiteke. esperimentuak lortutako emaitzak zein honako baldintza Bragg Errore bat ere izan. Zientzialariek direnek kalkuluak egiten, normalean adierazten da. Hala ere, aplikazio jakin, bestela esanda, zer kristal baten egitura ulertzea, akatsa ez da oso garrantzitsua (betiere txiki baita).

merezi gailu bakoitzak egoten da, nahiz eta eskola lerroan, beti dago ziurgabetasuna. Kopuru hori kontuan hartzen neurketak eta, beharrezkoa bada, guztizko error emaitzak sartuta.