布拉格定律

布拉格定律

布拉格衍射。波1和波2相互同步，从晶体中的原子A和B处反射。实验表明，反射角θ等于入射角θ。为了使两个波在反射后保持同步，路径CBD的长度必须是波长λ的整数倍（nλ）。根据几何关系，CB和BD相等，且等于晶格间距d乘以反射角θ的正弦值（dsinθ）。因此，nλ = 2dsinθ，这就是布拉格定律。从图中可以看出，当n=2时，路径CB上只有一个波长；当n=3时，反射角会更大。反射角对应于n=1时称为一级反射，对应于n=2时称为二级反射，以此类推。对于其他角度（对应于分数n），反射波将失去同步，产生破坏性干涉，从而相互抵消。

布拉格定律，在物理学中，是描述晶体中原子平面间距与入射电磁辐射（如X射线和伽马射线）以及粒子波（如电子和中子）反射角度之间关系的定律。为了获得最强的反射波强度，反射波必须保持同步以产生建设性干涉，即波的相应点（如波峰或波谷）同时到达某一点。布拉格定律首次由英国物理学家劳伦斯·布拉格提出。

如图所示，波1和波2相互同步，从具有原子间距d的晶体平面中的原子A和B处反射。实验表明，反射角θ等于入射角θ。为了使两个波在反射后保持同步，路径CBD的长度必须是波长λ的整数倍（nλ）。根据几何关系，CB和BD相等，且等于晶格间距d乘以反射角θ的正弦值（dsinθ）。因此，nλ = 2dsinθ，这就是布拉格定律。从图中可以看出，当n=2时，路径CB上只有一个波长；当n=3时，反射角会更大。反射角对应于n=1时称为一级反射，对应于n=2时称为二级反射，以此类推。对于其他角度（对应于分数n），反射波将失去同步，产生破坏性干涉，从而相互抵消。

布拉格定律在测量波长和确定晶体晶格间距方面非常有用。为了测量特定波长，可以将辐射束和探测器都设置在某个任意角度θ。然后调整角度，直到接收到强信号。这个布拉格角可以直接从布拉格定律中给出波长。这是测量X射线和低能伽马射线能量的主要方法。中子的能量，根据量子理论具有波动属性，也经常通过布拉格反射来确定。

本文原文来自Britannica.com