Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Вообще исследование большинства его свойств да; валось с большим трудом. Долго не удавалось наблюдать отражение и преломление рентгеновских лучей при переходе из одной среды в другую. Рентген смог только обнаружить слабые следы рассеяния рентгеновских лучей, что, конечно, легко было объяснить и исходя из предположения о корпускулярной их природе.
Особенным затруднением для гипотезы волновой природы рентгеновских лучей служили неудачи опытов, проделанных Рентгеном и рядом других исследователей с целью обнаружить интерференцию и дифракцию рентгеновских лучей. Лишь значительно позже (около 1910 г.) выяснилось, что длина волны рентгеновского излучения значительно меньше, чем у видимого света и ультрафиолетовых лучей, и поэтому первые опыты по осуществлению интерференции были заранее обречены на неудачу. Надо отметить, что уже после опубликования первых работ Рентгена, а именно в 1897 г., Стокс высказал в общем правильные в рамках современных представлений взгляды на природу рентгеновских ) Рентген полагал, что открытые им лучи представляют собой продольные световые волны.
Однако он не отстаивал этого взгляда и считал возможным и другие толкования. шкАлА электРОМАгни'гных ВОлн лучей. Стокс считал, что это — короткие электромагнитные импульсы, возникающие при резком изменении скорости электронов, ударяю- шихся об анод. Такое изменение скорости движущегося заряда можно рассматривать как ослабление электрического тока, каковым является летящий электрон; оно сопровождается ослаблением связанного с движущимся электроном магнитного поля. Изменение магнитного поля индуцирует в окружающем пространстве переменное электрическое поле., которое в свою очередь вызывает переменный ток смещения, и т.д.
Возникает, согласно представлениям Максвелла, электромагнитный импульс, который распространяется в пространстве со скоростью света. Недостаток ясности в этих представлениях и, главное, недостаток опытных данных привели к возникновению и другого взгляда на рентгеновские лучи, к которому вскоре примкнул и сам Рентген. Окончательное выяснение природы рентгеновских лучей произошло в 1912 г., когда по идее М. Лауэ удалось осуществить с несомненностью явление дифракции рентгеновских лучей. 8 117.
Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке Опыт, осуществленный Лауэ и его сотрудниками, состоит в следующем. Узкий пучок рентгеновских лучей (рис. 19.3). выделенный рядом свинцовых диафрагм В~, .0~, падает на кристалл Л и. проходя сквозь него, достигает фотографической пластинки РР. На пластинке после ее проявления обнаруживается, кроме центрального пятна, соответствующего первоначальному направлению рентгеновских лучей, ряд правильно расположенных пятнышек (рис. 19.4). Их положение Рис. 19.3.
Схема опыта Лауэ Рис. 19.4. Лауэграмма кристалла Хпо' вполне определено для данного кристалла и меняется, если кристалл одного вещества заменить кристаллом другого. Явлению этому можно дать полное количественное истолкование, если допустить, что рентгеновские лучи суть волны, испытывающие дифракцию на простран- 1л.
х1х. инФРАКРАсиые, УльтРАФиОлетОвые лУчи 373 ственной решетке, каковой является кристалл. Действительно. кристалл представляет собой совокупность атомов, расположенных в виде правильной пространственной решетки. Расстояние между атомами составляет доли нанометров (для кристалла каменной соли. например, расстояние от Ма до С1 равно 0,2814 нм). Каждый атом решетки становится центром рассеяния рентгеновских волн, когерентных между собой, ибо они возбуждаются одной и той же приходягцей волной. Интерферируя между собой. эти волны дают по известным направлениям максимумы, которые вызывают образование отдельных дифракционных пятнышек на фотографической эмульсии.
По положению и относительной интенсивности этих пятнышек можно составить представление о расположении рассеивающих центров в кристаллической решетке и об их природе (атомы, атомные группы или ионы). Поэтому явление дифракции, будучи важнейшим и непосредственным доказательством волновой природы рентгеновских лучей„ стало основой экспериментального изучения кристаллических решеток. Благодаря открытию Лауэ оказалось возможным плодотворно исследовать вопрос о структуре кристаллов. В последнее время метод Лауэ применяют к исследованию строения молекул и жидкостей и даже газов, наблюдая дифракцию на составных частях молекулы.
Несмотря на то, что при этом дифракционная картина менее отчетлива, и в данном случае получаются крайне важные результаты. Открытие Лауэ рассматривалось в свое время как явное доказательство волновой, а не корпускулярной природы рентгеновских лучей. В настоящее время мы знаем, что лифракционные явления могут наблюдаться и с корпускулами. К вопросу о волновой и корпускулярной природе излучения мы вернемся ниже (ср. 3 178). 8 118. Спектрография рентгеновских лучей Картина, описанная в предыдущем параграфе, соответствует дифракции на прострапствевной решетке, рассмотренной в гл. Х.
Характерная особенность ее заключается в том, что при данном периоде решетки при заданном направлении первичного пучка наблюдаются максимумы лишь определенных длин волн. Поэтому если на наш кристалл падает «белый> рентгеновский свет, т.е. рентгеновский импульс, эквивалентный совокупности волн самых разных длин, то кристалл выделит лишь некоторые определенные длины волн (монохроматизирует их). Наоборот, если падающий рентгеновский импульс близок к монохроматическому, то при неподходящем соотношении угла падения, длины волны и постоянной решетки мы не сможем наблюдать максимумов, а обнаружим лишь равномерное рассеяние. Если параллельный пучок рентгеновского излучения падает на кристалл, то на каждой атомной плоскости будет происходить дифракция.
Максимум интенсивности дифрагировавших рентгеновских волн соответствует направлению, определяемому законами правильного отражения. Условие же взаимного усиления волн, отраженных от разных плоскостей, запишется, очевидно, в виде 2И я1п д = пЛ. (118.1) ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Рис.
19.5. Схема спектрографии рентгеновских лучей методом широкого пучка, Рис. 19.6. Схема спектрографии рентгеновских лучей по методу ка; чакпцегося кристалла, одну, то в другую сторону), образуя с направлением первичного пучка рентгеновского излучения всевозможные углы скольжения (рис. 19,6), Поэтому мы также получим спектр рентгеновского импульса. где д — расстояние между слоями,  — угол скольжения (дополнение угла падения до л/2), Л вЂ” длина волны дифрагировавшего излучения (см. 9 53).
Это сооп~ношенне Брзгга, выведенное также Ю.В. Вульфом, указывает, какие длины волн могут интенсивно отражаться от кристалла при данном угле падения. Волны другой длины рассеиваются более или менее равномерно по всем направлениям, давая лишь общий фон на пластинке и не приводя к образованию на фотоэмульсии максимумов почернения.
Если мы желаем использовать дифракцию на кристалле для построения спектрографа для рентгеновских лучей, то необходимо принять во внимание упомянутую особенность действия пространственной решетки. Существует несколько приемов, позволяющих с помощью пространственной решетки установить места дифракционных максимумов для любой длины волны. а. Метод шир око го пучка (Мозли, 1913г). Он состоит в том, что лучи от анода А рентгеновской трубки направляют на кристалл Л широким расходящимся пучком, образующим всевозможные углы скольжения (рис.
19.5). В таком случае, согласно соотношению Брэгга, лучи разной длины волны отразятся на фотопластинку РР под разными углами, и мы получим на пластинке дифракционные пятна от разных длин волн, т.е. спектр рентгеновского импульса. Метод этот был использован в первых весьма важных работах по спектрографии рентгеновских лучей. В настоящее время он имеет лишь исторический интерес. б. Метод вращающегося (качающегося) кристалл а. В этом методе лучи, вырезанные диафрагмами В1 и .0~, падают на кристал,л параллельным пучком, но кристалл К во время съемки псжачивается при помощи часового механизма (поворачивается то в Гл.
х1х. инФРАкРАсные, Уль1'1'АФиОлетОВые лУчи 375 Этот метод лежит в основе построения современных рентгеновских спектральных приборов. Указанные приемы служат для выделения определенных длин волн рентгеновских лучей (монохроматоры) или для определения длин волн монохроматических лучей (спектрометры). Важнейшее применение рентгеновской спектрографии исследования с помотцыо рентгеновских лучей структуры кристаллов (а в последнее время и молекул) и определение параметров кристаллической решетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
