וואָס איז אַ X-Ray דיפפראַקטיאָן?

דעם אַרטיקל באשרייבט אַזאַ זאַך ווי X-Ray דיפפראַקטיאָן. עס דערקלערט די גשמיות יקער פון דעם דערשיינונג און זייַן אַפּלאַקיישאַן.

טעכנאָלאָגיע אַנטוויקלונג פון נייַ מאַטעריאַלס

כידעש, נאַנאָטעטשנאָלאָגי - אַ גאַנג פון די מאָדערן וועלט. נייַעס פול פון מעלדעט וועגן דעם רעוואלוציאנער נייַ מאַטעריאַלס. אבער ווייניק מענטשן פאַרשטיין וואָס אַ ריזיק פאָרשונג אַפּאַראַט סייאַנטיס דאַרפֿן צו שאַפֿן לפּחות אַ קליין פֿאַרבעסערונג אין די יגזיסטינג טעקנאַלאַדזשיז. איינער פון די פונדאַמענטאַל דערשיינונגען אַז העלפן מענטשן אין עס, - X-Ray דיפפראַקטיאָן.

ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע

צו נעמען, עס זאָל זיין קלאַריפיעד אַז אַזאַ ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע. קיין מאָווינג באַפֿוילן גוף קריייץ אַרום זיך אַ ילעקטראָומאַגנעטיק פעלד. די fields דורכנעמען אַלע אַרום, אַפֿילו די וואַקוום פון טיף פּלאַץ איז נישט פּאָטער פון זיי. אויב אין אַזאַ אַ פעלד, פּעריאָדיש דיסטערבאַנסיז וואָס זענען טויגעוודיק פון פּראָפּאַגאַטינג אין פּלאַץ, זיי זענען גערופֿן ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע. געניצט צו באַשרייַבן קאַנסעפּס אַזאַ ווי ווייוולענגט, אָפטקייַט און זייַן ענערגיע. וואָס ענערגיע ינטויטיוולי קלאָר, און די ווייוולענגט - דיסטאַנסע צווישן יידעניקאַל פאַסעס (למשל, צווישן צוויי שכייניש פּיקס). די העכער ווייוולענגט (און בכן אָפטקייַט), די ווייניקער ענערגיע. צוריקרופן, די קאַנסעפּס דאַרפֿן צו באַשרייַבן וואָס די X-Ray דיפפראַקטיאָן בעקיצער און קלאר.

ילעקטראָומאַגנעטיק ספּעקטרום

אַלע פאַרשיידנקייַט פון ילעקטראָומאַגנעטיק שטראַלן Fits אויף אַ ספּעציעל וואָג. דעפּענדינג אויף די ווייוולענגט, ויסטיילן (פון לאָנגעסט צו שאָרטיסט):

• ראַדיאָ כוואליעס;
• טעראַהערטז פאָכן;
• ינפראַרעד כוואליעס;
• קענטיק ווייוולענגט;
• אַלטראַווייאַליט ווייוולענגט;
• X-Ray ווייוולענגט;
• גאַמאַ ראַדיאַציע.

אזוי, מיר זענען אינטערעסירט אין די ראַדיאַציע האט אַ זייער קליין ווייוולענגט און העכסטן ענערגיע (אַזוי עס איז מאל גערופֿן שווער). בכן, מיר קומען צו דער באַשרייַבונג פון וואָס די X-Ray דיפפראַקטיאָן.

דער אָנהייב פון די X-Ray

די העכער די ראַדיאַציע ענערגיע, די האַרדער עס איז צו באַקומען עס אַרטיפיסיאַללי. ספּרעאַדינג פייַער, דער מענטש נעמט אַ פּלאַץ פון ינפראַרעד ראַדיאַציע, ווייַל עס איז עס טראַנספערס היץ. אבער אַז עס איז געווען אַ X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף די ספּיישאַל סטרוקטור, עס איז נייטיק אַ פּלאַץ פון שווער אַרבעטן. אַזוי, דעם מין פון ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע איז רעלעאַסעד, אויב די קלאַפּן אויס אַ עלעקטראָן פֿון די שאָל פון אַ אַטאָם, וואָס איז נאָענט צו די האַרץ. עלעקטראָנס זענען ליגן אויבן, זוכן צו פּלאָמבירן די לאָך, זייער טראַנזישאַנז און צושטעלן X-Ray פאָטאָנס. אויך אונטער שווער ברייקינג פון אָפּצאָל פּאַרטיקאַלז בעת אַ וואָג (למשל, עלעקטראָנס) Produced by די הויך ענערגיע שטראַלן. אזוי, דער X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף די קריסטאַל לאַטאַס איז באגלייט דורך די העצאָע פון אַ גרויס גענוג סומע פון ענערגיע.

אין אַן אינדוסטריעלע וואָג, דעם ראַדיאַציע זענען ווי גייט:

1. די קאַטאָוד עמיץ עלעקטראָנס מיט הויך ענערגיע.
2. עלעקטראָניק פּנימער די אַנאָוד מאַטעריאַל.
3. עלעקטראָן דראַמאַטיקלי סלאָוז אַראָפּ (עס עמיץ רענטגענ-שטראַלן).
4. אין אן אנדער פאַל, די עלעקטראָן נאַקס רעטאַרדינג די פּאַרטאַקאַל מיט אַ נידעריק אָרביט פון די אַטאָם פון די אַנאָוד מאַטעריאַל, וואָס אויך דזשענערייץ די רענטגענ-שטראַלן.

עס איז אויך נייטיק צו פֿאַרשטיין אַז, ווי קיין אנדערע ילעקטראָומאַגנעטיק ראַדיאַציע אין די X-Ray האט זייַן אייגן קייט. עס גייט דעם ראַדיאַציע איז געניצט וויידלי גענוג. אַלעמען ווייסט אַז אַ צעבראכן ביין אָדער פאָרמירונג אין די לונגען איז קוקן פֿאַר מיט די הילף פון רענטגענ-שטראַלן.

קריסטאַל סטרוקטור

איצט מיר האָבן קומען נאָענט צו וואָס איז אַ אופֿן פון X-Ray דיפפראַקטיאָן. צו טאָן דאָס, דערקלערן די ביניען פון די האַרט. אין וויסנשאַפֿט, אַ האַרט גוף איז גערופֿן אַ מאַטעריע אין אַ קריסטאַליין שטאַט. האָלץ, ליים אָדער גלאז האַרט, אָבער זיי פֿעלן די הויפּט זאַך: אַ פּעריאָדיש ביניען. אבער קריסטאַלז האָבן דעם אַמייזינג פאַרמאָג. די זייער נאָמען פון דעם דערשיינונג כּולל זייַן עסאַנס. ערשטער איר דאַרפֿן צו פֿאַרשטיין אַז אין די קריסטאַל אַטאָמס זענען פאַרפעסטיקט פירמלי. קאָנטאַקט צווישן זיי האָבן אַ זיכער גראַד פון ילאַסטיסאַטי, אָבער זיי זענען אויך שטאַרק, אַזוי אַז די אַטאָמס קענען מאַך ין די לאַטאַס. אַזאַ עפּיסאָודז זענען מעגלעך, אָבער מיט אַ זייער שטאַרק פונדרויסנדיק פּראַל. למשל, אויב די מעטאַל קריסטאַל צו בייגן, זענען געגרינדעט אין פונט חסרונות פון פאַרשידענע טייפּס: אין עטלעכע ערטער אַטאָם בלעטער זייַן אַוועקזעצן, מאָלדינג שטעלע, אין אנדערע - עס איז באווויגן אין די אומרעכט שטעלע, מאָלדינג אַ כיסאָרן הקדמה. אין די פאַרלייגן קריסטאַל לאָסעס זייַן שלאַנק קריסטאַל סטרוקטור, עס איז זייער דעפעקטיווע, פרייַ. דעריבער, דער קלעמערל, וואָס אַמאָל ונבענט, עס איז בעסער נישט צו נוצן, ווי די מעטאַל פאַרפאַלן זייער פּראָפּערטיעס.

אויב די אַטאָמס זענען רידזשידלי פאַרפעסטיקט, זיי קענען נישט זיין פּאַזישאַנד קאָרעוו צו יעדער אנדערע אין ראַנדאָם ווי אין ליקווידס. זיי מוזן אָרגאַניזירן זיך אַזוי ווי צו מינאַמייז די ענערגיע פון זייער ינטעראַקשאַן. אזוי, די אַטאָמס זענען עריינדזשד אין אַ לאַטאַס. אין יעדער פון די ערייז פאָרשטעלן אַ מינימום שטעלן פון אַטאָמס עריינדזשד אין אַ ספּעציעל וועג אין די פּלאַץ, - אַ אַפּאַראַט צעל פון די קריסטאַל. אויב אַלע פון עס בראָדקאַסט, אַז איז, צו פאַרבינדן די צוים מיט יעדער אנדערע דורך מאָווינג אין קיין ריכטונג, מיר באַקומען די גאנצע קריסטאַל. אָבער, עס איז ווערט רימעמברינג אַז דאָס איז - אַ מאָדעל. קיין פאַקטיש קריסטאַל האט חסרונות, און גאָר פּינטלעך איבערזעצונג איז כּמעט אוממעגלעך צו דערגרייכן. מאָדערן סיליציום זיקאָרן עלעמענטן זענען נאָענט צו ידעאַל קריסטאַלז. אָבער, זייער פּראָדוקציע ריקווייערז ריזיק אַמאַונץ פון ענערגיע און אנדערע רעסורסן. אין דער לאַבאָראַטאָריע, סייאַנטיס זענען באגאנגען סטראַקטשערז פון פאַרשידענע טייפּס, אָבער ווי אַ הערשן, די פּרייַז פון קריייטינג זיי איז אויך גרויס. אבער לאָזן ס יבערנעמען אַז אַלע די קריסטאַלז זענען ידעאַל: אין קיין ריכטונג דער זעלביקער אַטאָמס וועט זיין ליגן אין דער זעלביקער דיסטאַנסאַז פון יעדער אנדערער. אַזאַ אַ סטרוקטור איז גערופֿן אַ לאַטאַס.

ויספאָרשונג פון די סטרוקטור פון קריסטאַלז

עס איז רעכט צו דעם פאַקט קענען זיין X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף קריסטאַלז. די פּעריאָדיש סטרוקטור פון קריסטאַלז קריייץ אין זיי עטלעכע פון די פלאַך אין וואָס מער אַטאָמס ווי אין אנדערע אינסטרוקציעס. מאל די זענען געגעבן לאַטאַס פלאַך סימעטריע, מאל - די קעגנצייַטיק אָרדענונג פון די אַטאָמס. יעדער פלאַך איז אַסיינד זייַן באַשטימונג. דיסטאַנסע צווישן די פּליינז איז זייער קליין: פון די סדר פון עטלעכע אַנגסטראָמס (צוריקרופן אַנגסטראָמס - איז 10 ^-10 עם אָדער 0.1 נאַנאָמעטער).

אָבער, די פּליינז אין איין ריכטונג אין קיין פאַקטיש קריסטאַל, אַפֿילו אַ זייער קליין פּלאַץ. X-Ray דיפפראַקטיאָן ווי אַ מיטל ניצט דעם פאַקט: אַלע די כוואליעס אַז געביטן די ריכטונג פון די פּליינז אין איין ריכטונג, זענען סאַמד אַרויף, געבן די רעזולטאַט סיגנאַל איז קלאָר גענוג. אַזוי סייאַנטיס קענען רעכענען אויס וואָס געביטן זענען ליגן אין די קריסטאַל די פּליינז, און זענען געמשפּט אויף די ינערלעך ביניען פון די קריסטאַל סטרוקטור. אָבער, נאָר די דאַטן איז נישט גענוג. אין דערצו צו די ווינקל פון יצר, דאַרפֿן צו וויסן די דיסטאַנסע צווישן די פּליינז. אָן עס, איר קענען באַקומען טויזנטער פון פאַרשידענע מאָדעלס פון די ביניען, אָבער טוט נישט וויסן די פּינטלעך ענטפֿערן. אויף ווי סייאַנטיס לערנען וועגן די דיסטאַנסע צווישן די פּליינז וועט זיין דיסקאַסט ונטער.

דיפפראַקטיאָן דערשיינונג

מיר האָבן שוין געגעבן די גשמיות יקער פון וואָס די X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף די ספּיישאַל לאַטאַס פון קריסטאַלז. אָבער, מיר האָבן ניט נאָך דערקלערט די עסאַנס פון די דערשיינונג פון דיפפראַקטיאָן. אזוי, דיפפראַקטיאָן - אַ בענדינג פון כוואליעס (כולל ילעקטראָומאַגנעטיק) מניעות. דאס דערשיינונג מיינט צו זיין אַ הילעל פון די געזעצן פון לינעאַר אָפּטיקס, אָבער עס איז נישט. עס איז ענג קאָננעקטעד מיט די ינטערפערענסע און די כוואַליע פּראָפּערטיעס, אַזאַ ווי פאָטאָנס. אויב די ליכט דרך איז ווערט אַ שטערונג, ווייַל פון דיפפראַקטיאָן פון פאָטאָנס קענען "זען" אַרום די ווינקל. ווי ווייַט צו אָפּנייגן פון דער ריכטונג פון ליכט פּראַפּאַגיישאַן גלייַך דעפּענדס אויף די נומער פון די אַבסטראַקשאַנז. דער קלענערער די שטערונג, דער קלענערער זאָל זיין די לענג פון די ילעקטראָומאַגנעטיק כוואַליע. אַז איז וואָס די X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף איין קריסטאַלז דורך ניצן אַזאַ קורץ ווייוולענגטס: distance צווישן פּליינז איז זייער קליין, אָפּטיש פאָטאָנס זענען נאָר נישט "באַקומען דורך" צווישן זיי, און בלויז רעפלעקטעד פֿון די ייבערפלאַך.

אַזאַ אַ געדאנק איז אמת, אָבער עס איז באטראכט צו שמאָל אין מאָדערן וויסנשאַפֿט. צו פאַרברייטערן זייַן דעפֿיניציע, ווי געזונט ווי אַלגעמיין וויסן פאָרשטעלן מעטהאָדס מאַניפעסטאַטיאָנס דיפפראַקטיאָן כוואליעס.

1. ענדערונגען אין ספּיישאַל פאָכן ביניען. לעמאָשל, די ווינקל פון דער כוואַליע יקספּאַנשאַן פון די שטראַל פאַרשפּרייטן אָדער דיווייישאַן פון פאָכן נומער פון כוואליעס אין עטלעכע בילכער ריכטונג. עס איז צו דעם סאָרט פון דערשיינונגען Related בענדינג פון כוואליעס פון מניעות.
2. עקספּאַנסיאָן כוואליעס אין די ספּעקטרום.
3. טשאַנגינג די פּאָלאַריזאַטיאָן פון כוואליעס.
4. קאָנווערסיאָן פאָכן לבֿנה ביניען.

די דערשיינונג פון דיפפראַקטיאָן, צוזאַמען מיט די ינטערפערענסע פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די פאַקט אַז די ריכטונג פון די ליכט שטראַל אין אַ שמאָל ריס הינטער עס מיר זען נישט איין, אָבער עטלעכע ליכט כייז. די ווייַטער דעם רובֿ אויס פון די מיטל פון דער ריס, די העכער די סדר. אויך, ווען די ריכטיק פאָרמולאַטיאָן עקספּערימענט שאָטן פון קאַנווענשאַנאַל נייען נאָדל (געוויינטלעך דין) איז צעטיילט אין עטלעכע באַנדס, ווערין דער נאָדל פּונקט באמערקט מאַקסימום ליכט, ניט די מינימום.

פאָרמולע Bragg

מיר האָבן שוין דערמאנט אַז די לעצט סיגנאַל איז צוגעגעבן פֿון אַלע X-Ray פאָטאָנס וואָס זענען רעפלעקטעד פֿון די פּליינז מיט דער זעלביקער שיפּוע ין די קריסטאַל. אבער דווקא קאַלקיאַלייטיד ביניען אַלאַוז אן אנדער וויכטיק פאַרהעלטעניש. אָן עס וואָלט זיין אַרויסגעוואָרפן X-Ray דיפפראַקטיאָן. Bragg פאָרמולע קוקט ווי דעם: 2דסינɵ = נλ. דאָ, די - די דיסטאַנסע צווישן די פּליינז מיט די זעלבע ווינקל פון יצר, θ - צעטל ווינקל (Bragg ווינקל), אָדער די ווינקל פון ינסידאַנס צו די פלאַך, N - די סדר פון די דיפפראַקטיאָן שפּיץ, λ - ווייוולענגט. זינט עס איז באקאנט פּונקט ווי די X-Ray ספּעקטרום געניצט פֿאַר דאַטן אַקוואַזישאַן און די ווינקל אין וואָס ליכט Falls איז, דעם פאָרמולע אַלאַוז איר צו רעכענען די ווערט פון די. אַ ביסל אויבן מיר האט געזאגט אַז אָן דעם אינפֿאָרמאַציע אַקיעראַטלי קריגן די סטרוקטור פון ענין איז אוממעגלעך.

מאָדערן נוצן פון X-Ray דיפפראַקטיאָן

די קשיא ערייזאַז: אין וואָס קאַסעס דאַרפֿן דעם אַנאַליסיס, סייאַנטיס האָבן ניט טאַקע שוין יקספּלאָרד אַלע די וועלט סטרוקטור, און טאָמער פּרינסיפּלי אין די פּראָדוקציע פון נייַ סאַבסטאַנסיז טאָן ניט אַרייַנציען מענטשן, וואָס מין פון רעזולטאטן זיי וועלן? פיר רעספּאָנסעס.

1. יא, מיר וויסן אונדזער פּלאַנעט איז גוט גענוג. אָבער יעדער יאָר עס זענען נייַ מינעראַלס. מאל זיי אַפֿילו פֿאָרשלאָגן די סטרוקטור וועט נישט אַרבעטן אָן רענטגענ-שטראַלן.
2. פילע סייאַנטיס זענען טריינג צו פֿאַרבעסערן די פּראָפּערטיעס פון יגזיסטינג מאַטעריאַלס. די סאַבסטאַנסיז זענען אונטערטעניק צו פאַרשידענע טייפּס פון באַהאַנדלונג (דרוק, טעמפּעראַטור, לייזערז און די ווי. ד). ווענ עס יז אין זייער ביניען צו שטעלן אָדער אַראָפּנעמען יסודות פון עס. פֿאַרשטיין וואָס ינערלעך ריסטראַקטשערינג אין דער זעלביקער צייַט גענומען פּלאַץ, וועט X-Ray דיפפראַקטיאָן אויף קריסטאַלז.
3. פֿאַר עטלעכע אַפּלאַקיישאַנז (למשל, פֿאַר לאַזער אַקטיוו מידיאַ, זיקאָרן קאַרדס, אָפּטיש עלעמענטן פון דער אָבסערוואַציע סיסטעם) קריסטאַלז מוזן אַקיעראַטלי קאָנפאָרם. דעריבער, זייער ביניען איז טעסטעד ניצן דעם אופֿן.
4. X-Ray דיפפראַקטיאָן - דעם איז דער בלויז וועג צו געפינען אויס ווי פילע און וואָס געשען אין די סינטעז פאַסעס אין מולטיקאָמפּאָנענט סיסטעמס. עקסאַמפּלעס פון אַזאַ סיסטעמס קען דינען ווי יסודות פון אַ מאָדערן סעראַמיק טעכנאָלאָגיע. די בייַזייַן פון אַנדיזייראַבאַל פאַסעס זאל ענטייל ערנסט קאַנסאַקווענסאַז.

פּלאַץ אַקטיוויטעטן

פילע מענטשן האָבן געבעטן: "וואָס טאָן מיר האָבן אַ ריזיק אָבסערוואַטאָרי אָרבאַטינג דער ערד, וואָס טאָן מיר דאַרפֿן די ראָווער, אויב מענטשהייַט נאָך האט נישט סאָלווע די פּראָבלעמס פון אָרעמקייַט און מלחמה?"

אַלעמען קענען געפינען זייער טענות "פֿאַר" און "קעגן", אָבער עס איז קלאָר ווי דער טאָג אַז מענטשהייַט מוזן זיין אַ חלום.

דעריבער, איר זוכט אין די שטערן, מיר קענען איצט זאָגן מיט זיכערקייט אַז מיר וויסן וועגן זיי מער און מער יעדער טאָג.

רענטגענ-שטראַלן פון די פּראַסעסאַז געשעעניש אין פּלאַץ, טאָן ניט דערגרייכן די ייבערפלאַך פון אונדזער פּלאַנעט, זיי זענען אַבזאָרבד דורך די אַטמאָספער. אבער דעם טייל פון די ילעקטראָומאַגנעטיק ספּעקטרום האט אַ פּלאַץ פון דאַטן אויף הויך-ענערגיע דערשיינונגען. דעריבער, מכשירים, געלערנט X-Ray, זאָל זיין שטעלן ווייַטער פון ערד אָרביט. די יגזיסטינג סטאַנציע איצט געלערנט די ווייַטערדיק זאכן:

• רעשטן פון סופּערנאָוואַ יקספּלאָוזשאַנז;
• די סענטערס פון גאַלאַקסיעס;
• נעוטראָן שטערן;
• שוואַרץ האָלעס;
• צונויפשטויס פון מאַסיוו אַבדזשעקס (גאַלאַקסיעס, גרופּעס פון גאַלאַקסיעס).

סאַפּרייזינגלי, פֿאַר אַ פאַרשיידנקייַט פון פּראַדזשעקס צוטריט צו די סטיישאַנז, געראַזשיז איז בנימצא צו סטודענטן און אַפֿילו סקולטשילדראַן. זיי לערנען קומענדיק פון טיף פּלאַץ פון X-Ray בימז: דיפפראַקטיאָן, ינטערפערענסע, ספּעקטרום ווערן דער ונטערטעניק פון זייער אינטערעס. און עטלעכע זייער יונג ניצערס פון אָרט-באזירט אָבסערוואַטאָריעס מאַכן דיסקאַוועריז. די מאַטיקיאַלאַס לייענער קען, פון קורס, טייַנען אַז זיי האָבן עפּעס נאָר האט צייַט בילדער אין הויך רעזאַלושאַנז צו באַטראַכטן און באַמערקן סאַטאַל דעטאַילס. און פון קורס, דער וויכטיקייט פון די אנטדעקונג, ווי אַ הערשן, נאָר פֿאַרשטיין די ערנסט אַסטראָנאָם. אבער אַזאַ קאַסעס זענען ינספּייערינג יונג מענטשן צו ענשור אַז אָפּגעבן זייער לעבן צו פּלאַץ עקספּלעריישאַן. און דעם ציל איז ווערט צו נאָכפאָלגן.

אַזוי, צו דערגרייכן ווילגעלמאַ קאָנראַדאַ רöנטגען דיסקאַווערד צוטריט צו די סטעלער וויסן און אַפּערטונאַטיז צו קאַנגקער אנדערע פּלאַנאַץ.