Что такое обратная решетка и как она связана со сферой Эвальда?

Я хочу понять, что такое обратная решетка и как она связана со сферой Эвальда .

Я знаю, что очень похожий вопрос уже задавали на этом сайте: Обратные решетки . В верхнем ответе говорится:

... Обратная решетка просто двойственна исходной решетке. А двойная решетка имеет простой визуальный алгоритм.

  1. Учитывая решетку л , для каждой элементарной ячейки л найдите точку, соответствующую «центру масс» этой ячейки (см. ниже).

  2. Соедините каждый такой «центр масс» с его ближайшими соседями.

  3. Полученная решетка является двойственной л .

Другое объяснение обратного пространства исходит из физики твердого тела Эшкрофта/Мермина . На странице 86 авторы определяют обратную решетку следующим образом:

Набор всех волновых векторов К которые дают плоские волны с периодичностью данной решетки Браве, известны как ее обратная решетка.

Это очень сбивает с толку. Первый ответ, кажется, предполагает, что обратное пространство является своего рода полезной абстрактной геометрической конструкцией, в то время как определение Эшкрофта и Мермина, по-видимому, подразумевает, что обратное пространство на самом деле является результатом физического явления (дифракции). Какой из них правильный?

Предположим, я направляю несколько рентгеновских лучей на эту решетку Браве: (Источник: Википедия )

введите описание изображения здесь

Согласно брэгговской формулировке дифракции рентгеновских лучей, для конструктивной интерференции лучей разность хода должна быть целым числом длин волн:

н λ "=" 2 г грех θ

Зачем нужна совершенная конструктивная интерференция? Разве недостаточно требовать, чтобы не было совершенного деструктивного вмешательства?

Предположим, я вращаю детектор и излучатель вокруг своего кристалла. Являются ли дифракционные картины, которые я вижу на своем детекторе, обратной решеткой? Как обратная решетка связана со сферой Эвальда? Зачем нам вообще нужно строить сферу Эвальда?

Я знаю, что это длинный вопрос, но я действительно хотел бы понять это.

Ответы (1)

Оба описания верны; некоторые люди предпочитают геометрическое описание: решетка атомов заменена набором плоскостей с разной ориентацией. Это соответствует модели Брэгга частично отражающих зеркал, а К-векторы задают направления отражений, формирующих дифракционную картину.

Описание, данное Эшкрофтом и Мермином, просто ставит сначала дифрагированные волны, а затем плоскости. Поскольку измеряются волны, некоторые экспериментаторы считают это более физическим.

Однако, если вы действительно работаете с кристаллами, абстрактные плоскости из геометрического определения соответствуют плоскостям спайности.

Формула Брэгга дает пути конструктивной интерференции; это яркие пятна на дифракционной картине. Вы также можете найти темные места, но обычно наносят на карту светлые пятна, так как этого достаточно для определения кристаллической структуры.

Сфера Эвальда представляет собой карту обратной решетки и соответствует описанным вами вращениям. Для рентгена это ценный инструмент, поскольку он говорит вам, какие точки доступны. При дифракции электронов длина волны настолько короткая, что практически все пятна дифракции доступны сразу.

Порошковая дифракция дает среднее значение по всем вращениям, потому что порошок уже содержит все возможные ориентации одновременно.

Учебное пособие по сфере Эвальда.

Большое спасибо за ваш ответ и извините за поздний ответ. Учебник по сфере Эвальда действительно помог!