Дифракция от объемных решеток

Мы рассмотрели дифракцию на одномерной решетке, когда периодичность решетки наблюдается лишь в одном измерении. Но можно представить решетки двумерные (например, две скрещенные одномерные решетки) и трехмерные.

Двумерные решетки применяются для анализа спектров двумерных сигналов — например, спектров изображений.

Типичным примером трехмерной решетки является кристалл. В нем атомы (промежутки между просветами) образуют трехмерную периодическую оптическую систему. Наблюдать дифракцию света на кристаллах возможно, правда, видимый свет для этой цели не годится из-за малости периода такой решетки (порядка 10 10 м). Ведь, как было отмечено выше, если длина волны существенно больше размера щели, с наблюдением дифракционной картины возникают сложности. Однако для этой цели можно использовать рентгеновское излучение, длина волны которого сравнима с расстоянием между атомами. Рентгеновские лучи проникают внутрь кристалла и отражаются от каждой плоскости атомов. Рассмотрим два рентгеновских луча 1 и 2, падающих на соседние плоскости атомов (рис. 27.6). Разность хода отраженных лучей равна

где d — расстояние между плоскостями. Максимумы интерференции по- прежнему имеют место, когда разность хода равна целому числу длин волн:

Рис. 27.6

Полученное условие максимумов называется формулой БрэггаВульфа. Эти максимумы могут быть зафиксированы для наблюдения, например, на рентгеновской фотопленке.

Таким образом, по соответствующим максимумам углам и можно найти расстояние между плоскостями атомов, а при более тонких экспериментах — провести более детально исследование структуры вещества. Такой метод называется рентгеноструктурным анализом. Помимо кристаллов этим методом исследуют и другие структуры, в частности сложные биологические молекулы. Среди них — молекулы белка и хромосомы живых клеток. Помимо этого отметим и более традиционное применение дифракции от объемных решеток в рентгеновских спектрографах, которые по известному расстоянию между плоскостями атомов определяют длину волны излучения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >