Что такое кристаллические плоскости и как они отражают рентгеновские лучи?

На изображении выше вы можете увидеть ряд плоскостей Брэгга, нарисованных в кристалле. Это называется один "набор самолетов". Другой «набор плоскостей» был бы, если бы просто провести серию горизонтальных линий через атомы. (Конечно, под линиями я подразумеваю плоскости, но здесь они проецируются на 2D-изображение).

Плоскости образованы атомами, так что в этом смысле они реальны, но они не являются «математическими» плоскостями, простирающимися до бесконечности.

Эти плоскости состоят из атомов, образующих кристалл. Разные кристаллы будут иметь разную структуру и, следовательно, плоскости будут разными.

Рентгеновские лучи на самом деле сильнее всего отражаются электронами. Следовательно, то, от чего они на самом деле рассеиваются, — это электроны ядра вокруг ядер. Происходит то, что из-за структуры кристалла можно заставить каждое из отраженных рентгеновских лучей конструктивно интерферировать, попадая на кристалл только под прямым углом с правильной длиной волны рентгеновского излучения.

Понятие плоскости возникает, когда рассматривается конструктивная интерференция, как я описал в 4. Атомы эффективно образуют дифракционную решетку рентгеновских лучей (в отражающей геометрии, в отличие от пропускающей геометрии, к которой мы привыкли).

Как вы можете видеть на картинке выше, существует множество различных «наборов самолетов», которые можно нарисовать. В зависимости от угла падения и отражения по отношению к кристаллу в принципе можно отражаться от любой из этих плоскостей.

Закон Брэгга является условием конструктивной интерференции. Разница в длине пути между плоскостями$2d\sin\theta$и это должно быть равно целому числу длин волн,$n\lambda$, чтобы рентгеновские лучи конструктивно мешали друг другу. Поэтому$2d sin\theta = n\lambda$является условием для получения «рассеяния Брэгга».

2. Кристаллические плоскости содержат наборы атомов, занимающих одинаковые положения в примитивной ячейке.

Так сказать, самолеты состоят из атомов (и ничего между ними). Или, если вам нужна более квантово-механическая картина, у вас будут электронные орбитали между ними, которые отвечают за химическую связь.

Рентгеновские лучи рассеиваются отдельными атомами. Если в качестве рассеивающих центров выступает множество атомов (например, кристаллическая плоскость или совокупность), то рассеянные сферические волны, исходящие из атомов как точечных источников, снова становятся плоской волной.

Это зависит от кристаллической структуры и симметрии.

Википедия может помочь с красивыми картинками.