Vì sao nhiễu xạ tia X cho biết khoảng cách giữa các mặt mạng tinh thể?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Các nguyên tử sắp xếp tuần hoàn trong tinh thể tán xạ tia X, và những phần sóng tán xạ có thể tăng cường nhau ở các hướng đặc biệt. Biết bước sóng và góc xuất hiện đỉnh nhiễu xạ giúp suy những khoảng cách trong mạng tinh thể.
Trật tự nhỏ để lại dấu hiệu ở xa
Một tinh thể không chỉ là một khối rắn nhìn phẳng. Cấu trúc bên trong có tính lặp theo không gian. Tia X có bước sóng thích hợp để những khoảng cách nhỏ ấy ảnh hưởng rõ đến quan hệ pha của sóng tán xạ.
Trong hình dung các họ mặt mạng song song, sóng liên quan những mặt kế tiếp đi những đường khác nhau. Chỉ khi chênh lệch đường đi phù hợp, chúng mới tăng cường thành tín hiệu mạnh theo hướng đang xét.
Góc Bragg nói về góc nào?
Điều kiện Bragg liên hệ bước sóng, khoảng cách giữa các mặt mạng và góc giữa tia tới với mặt mạng. Góc đó khác góc giữa tia tới và tia nhiễu xạ thường được ghi trên trục máy đo.
Không cần giải một phép tính để nhớ ý nghĩa: thay đổi khoảng cách mặt mạng hoặc bước sóng sẽ làm điều kiện góc tăng cường thay đổi. Các đỉnh vì thế cung cấp thông tin về hình học cấu trúc, không phải những vạch sáng ngẫu nhiên.
Khác ảnh X-quang và CT
Ảnh X-quang thông thường theo dõi mức chùm truyền qua bị suy giảm. CT phối hợp nhiều hình chiếu để dựng phân bố trong vật. Nhiễu xạ tinh thể lại quan tâm cách sóng tán xạ giao thoa theo cấu trúc tuần hoàn.
Một mẫu bột gồm nhiều tinh thể nhỏ có thể cho các đỉnh đặc trưng để so pha vật liệu. Nhưng đọc cấu trúc hoàn chỉnh còn cần cường độ, mô hình, chất lượng mẫu và phương pháp phân tích. Nhìn một đỉnh không tự xác định duy nhất mọi nguyên tử nằm đâu.
Hiểu lầm: các mặt mạng là những tấm gương kim loại thật bên trong tinh thể. Chúng là cách mô tả hình học của sự sắp xếp tuần hoàn.
Ghi nhớ: cấu trúc tuần hoàn → quan hệ pha → đỉnh nhiễu xạ → thông tin khoảng cách và cấu trúc sau phân tích.
Đọc thêm
- Máy CT biến các ảnh tia X thành một lát cắt như thế nào?
- Sợi quang có vạch Bragg nhận biết sự kéo giãn bằng màu phản xạ ra sao?