X射线晶体学的起源

1912年是值得纪念的一年.在这一年里,先是劳厄(M.Laue,1879—1960)等发现了X射线的晶体衍射现象并给出了一个解释,此后不久布拉格(W.L.Bragg,1890—1971,后简称小布拉格)又作了重新解释并借此获得了有关晶体结构的信息,从而开始了X射线晶体学发展艰难但成果辉煌的历史.作为整个X射线晶体学史研究的第一步,本文先对其起源作一全面的历史考查. 一、X射线晶体衍射现象 的发现和劳厄的解释 发现X射线晶体衍射现象的直接起因还得先从厄瓦耳说起.1912年初,他正在慕尼黑大学著名理论物理学家索末菲教授的指导下撰写《各向同性共振子的各向异性…     

X射线衍射的发现

简单介绍了埃瓦尔德(Ewald P P)、劳厄(von Laue M)和布拉格父子(Bragg W H及Bragg W L)在1912年发现X射线衍射方面的贡献．1911年埃瓦尔德在索末菲的指导下在慕尼黑大学从事博士论文研究，劳厄在与他的讨论中了解到晶格的平移周期与X射线的波长属于同一量级，因此想到在二维光栅的两个衍射方程组中再加一个类似的方程，就可以描述X射线在三维晶体中的衍射．在此假设的指导下，Friedrieh W和Knipping P在1912年4月开始用CuSO4后来用闪锌矿(立方ZnS)进行实验，很快就得到X射线衍射的证据．这不但证明了X射线的波动性，还确定了晶体的三维周期性．老布拉格在1912年夏得知这个消息，与他儿子小布拉格一道尝试用X射线的粒子性解释它，并由小布拉格在剑桥大学重复这个实验．根据衍射斑点的椭圆形状和从Pope与Below那里学到的晶格理论(由此得知ZnS具有面心立方晶格)，小布拉格将X射线在晶体中的衍射看作是X射线从一些晶格平面的反射，从而推导出著名的布拉格方程．布拉格父子开拓了X射线晶体结构分析这门新兴学科，从简单的无机化合物和矿物，逐渐发展到有机化合物和生物大分子．劳厄和布拉格父子分别强调慕尼黑和剑桥的优良科学环境对发现X射线衍射的重要性．鉴于埃瓦尔德在发现X射线衍射的作用及他后来在倒易格子及动力学衍射理论方面的贡献，不少晶体学家认为他也应获得诺贝尔物理奖．     

现代物理百家短文

 M·劳厄(Max Theodor Felix＇VonLaue),德国物理学家,因发现X射线在晶体中衍射而荣获1914年诺贝尔物理学奖,这里选登的短文,是从他的题为《关于X射线干涉的发现》获奖演讲中摘录的.它所谈论困难、运气与荣誉这三者之间的关系,是值得深思的.     

晶体X射线衍射的发现及重大意义

1895年，德国著名物理学家，首次诺贝尔物理奖获得者伦琴发现了X射线．X射线与光波一样也是电磁波，不过波长更短，一般仅为1A左右。既然X射线也是一种波动，因此，也应该能够观察到X射线的干涉、衍射现象．但是由于用来显示干涉和衍射现象的光栅，在一般情况下，其常数不可能做得象X射线的波长那样小．因此，在伦琴发现X射线后的很多年，一直未能观察到X射线的干涉和衍射现象．1908年，德国著名物理学家，诺贝尔物理学奖获得者劳厄应聘到伦敦的慕尼黑大学担任讲师．当时，慕尼黑大学集聚了许多学识渊博、深争重望的学者．除伦琴、劳厄…     

小布拉格（Bragg，Sir William Lawrence，1890-1971）英国物理学家（Physicist，England）

他在测定晶体结构的基础上，提出X射线衍射的布拉格公式，因此他和父亲共获1915年诺贝尔物理学奖。他生于澳大利亚，在阿德莱德大学求学，1909年到英国剑桥大学三一学院学物理学、1912年他在劳厄发现X射线通过晶体产生衍射的基础上，进行了一系列实验。1913年发表布拉格公式，这是用X射线衍射分析晶体结构的基本公式，他还用他父亲设计的X射线分光计精确测出X射线的波长。     

介电晶体的宏观性质在现代科技中的应用

研究晶体材料(在此通常指单晶)的宏观性质及其应用的学科——晶体物理学——有着悠久的历史,是固体物理领域中最古老的分支之一。人们早在18世纪就已发现晶体是有着规则外形的固体,这样就将固体分为晶体与非晶体。1912年德国科学家劳埃发现晶体对X射线的衍射现象后,人们就能准确地通过X射线实验测定出晶体中原子的周期性排列以及原子间的键长、键角等,从而产生了定量的晶体物理学。 随着现代科学技术的发展,晶体材料及器件在激光、微电子学、红外、超声和信息存储与显示等技术中所获得的广泛应用使人们对晶体材料宏观性质的研究有了新的认识并更加重视,从而也得到不少新成就。本文将就此作些基本知识及应用的介绍。 一、晶体及其宏观性质都是各向异性的。 由于晶体宏观性质的测量不会受到大小为晶胞基矢长度(埃的量级)分数的影响,因此所讨论的晶体材料宏观性质只与晶体的点对称性有关,而不必深究其平移对称性。 晶体的点对称操作可分为真旋转和非真旋转两大     

晶体X射线衍射的发现及其深远影响

1912年4月,弗里德里希、克里平和劳厄成功地观察到X射线透过硫酸铜晶体后的衍射斑点!随后劳厄推导出描述晶体衍射的著名劳厄方程.由于晶体X射线衍射的发现,劳厄于1914年荣获诺贝尔物理学奖.1912年10月,W.L.布拉格通过X射线透射ZnS晶体实验,推导出了著名的布拉格方程.1915年布拉格父子荣获诺贝尔物理学奖.晶体X射线衍射的发现对自然科学的影响是深远的.2012年是劳厄发现晶体X射线衍射100年,文章回忆了这段光辉的历史及其对科学技术所产生的深远影响,以怀念科学先驱们对科学技术的贡献,弘扬他们对科学研究的认真严谨的科学态度、勇于创新的科学精神和谦逊无私的品德.     

邮票上的物理学史(38)

X射线发现之后,人们对其本性展开了热烈的争论.伦琴本人猜想X射线是以太中的某种纵波.斯托克斯和J.J.汤姆孙认为X射线是电磁波脉冲.W.H.布拉格则根据射线在电场和磁场中不偏转以及在物质中穿透力强等事实,认为γ射线和X射线是电子和正电荷组成的中性粒子对.1912年,在发现X射线16年之后,德国物理学家劳厄通过X射线在晶体中衍射的实验,才确证X射线也是与可见光相似的电磁波,只不过波长更短,穿透力更强.     

X射线晶体衍射实验

X射线及其通过晶体时衍射现象的发现是二十世纪物理学的伟大研究成果之一。作为近代物理实验的重要组成部分,X射线晶体衍射实验除了验证X射线和晶体的基本性质外,对于晶体(特别是固体)材料的研究、控制和改进生产工艺过程,具有非常重要的应用价值。自从X射线被发现,和X射线的一系列的实验出现以后,人类对物质结构的认识发生了质的飞跃,它不但推进了物理学的发展,而且也使化学、地质学、天文学、医学、工艺学等等许多科学领域得到新的重大的发展。近年来特别对生物化学的发展也起了重要的作用。作为这样一个重要的近代物理实验,了解它的发生、发展背景和它在现代科学发展过程中的作用。对于更好的学习和做好X射线晶体衍射实验,和进一步创造性工作是有意义的。     

X射线粉晶衍射在新功能材料探索中的一些应用

1912年发现的晶体X射线衍射现象标志着现代晶体学的诞生,对近代物理学乃至整个科学领域的发展都产生了极为深刻的影响。X射线粉晶衍射将结构分析拓展到多晶材料,成为物理学、化学和材料科学重要的研究手段。文章结合作者在硼酸盐及铁基超导体研究领域的典型工作,介绍了X射线粉晶衍射在新型功能材料探索中的一些应用。随着新方法和新技术的不断出现和完善,相信未来X射线粉晶衍射在新材料探索和其他应用领域将起到越来越重要的作用。     

劳厄（Laue，Max Theodor Felix von，1879—1960）德国物理学家（Physicist，Germany）

劳厄是军官的儿子，早年随其父的调动到过许多地方。由于过着流动的生活，他进过许多学校，读高中时，兴趣才集中到科学方面。1899年，他进入施特拉斯堡大学专攻理论物理，1903年获柏林大学博士学位，1905年任普朗克眦。的助教。劳厄于1912年对一块硫化锌晶体进行X射线衍射实验，获得了极大成功。他取得了衍射图样，并把它拍摄到照相底版上。这一实验不仅说明了X射线的电磁本性，而且是双重成果。     

波动光学教材体系的探讨

目前国内外的光学教材中,波动光学部分的次序多是先干涉后衍射,近年来我校编写了先衍射后干涉的教材。并试用了多年.本文介绍我们的想法,以期抛砖引玉,引起大家讨论. 光栅装置涉及到多光束的干涉,然而由于每束光都是来自一个缝的衍射光,因而光栅的全名不是干涉而是衍射光栅.同样,人们只说晶体的X射线衍射,而不说X射线干涉.以上涉及的虽然只是一些光学现象的名称,那么为什么这样命名呢? 再让我们回顾确立光的波动性的历史.早在牛顿时代,格里马耳迪(1618-63)观察到当直棍被小光源照射时,根后的几何影区内会出现明暗相间的条纹,他把这种现象称…     

X射线截面形貌术中衍衬干涉条纹的消衰现象

用X射线衍射截面形貌术研究了金刚石晶体中Pendellosung条纹的消衰(fading)现象。实验表明,在尖劈形晶体和平板状晶体以及包含一片层错的晶体中都观察到动力学衍衬干涉条纹的消衰现象。用动力学理论和实验结果进行定量的比较,结果是一致的。 关键词：     

自由电子激光:从星球大战的利器到打开新科学大门的钥匙

 光是我们认识世界的重要手段。自远古时起, 人类就在不断探索光的应用, 形成了光学这一重要的科学分支。从萌芽开始, 光学先后经历了几何光学、波动光学、量子光学几个重要的发展阶段。1895 年, 伦琴发现了X射线, 获得了第一个诺贝尔物理学奖。从此, X 射线步入历史舞台, 在医疗、工业上发挥了重要的作用。1912 年, 劳厄发现了晶体X 射线衍射, 开启了X 射线探索微观世界的时代。现在X 射线已经成为探索物质微观结构的最有效工具。     

X 射线晶体学的百年辉煌

自1912 年劳厄发现X 射线晶体衍射现象,小布拉格开创X 射线晶体学以来,已经过去 了100 年。这一发现,对人类科学的发展,特别是微观科学的影响至为巨大,具有里程碑的意义。 在这100 年中,X 射线晶体学发展迅速,成果累累。本文按主要实验技术的发展将100 年大致分 为四个阶段,从单晶体衍射、多晶体衍射和X 射线光谱三个方面简述其主要进展和影响。并简单 概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大 影响。最后,还预期了晶体学领域的一些可能发展,包括无比强大的光源–硬X射线自由电子激光、 多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、三维X 射线衍射显微学等领域。     

德布罗意（M）（De Broglie．Maurice．6e duc．1875—1960）法国物理学家（Physicist,France）

德布罗意（M）在原子核物理的实验研究和X射线方面有过突出贡献。他出生于一个法国贵族家庭。他的曾祖父在法国大革命期间死在断头台上。他冲破家庭传统，选择科学研究为终生职业。德布罗意（M）从海军学校毕业后，曾任军官9年。1904年开始从事物理学研究，在巴黎建立起自己的实验室，与其他物理学家共同进行关于原子结构的实验。他采用旋转晶体法，提高X射线摄谱术的精度，用X射线技术测量各类电子与原子的结合力。     

X射线衍射进展简介

100年前,劳厄等证明X射线对硫酸铜晶体具有衍射能力,揭开了X射线衍射分析晶体结构的序幕.100年的发展,X射线衍射已经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术.文章介绍了X射线衍射现象的发现历史,X射线运动学和动力学理论的发展概况,并举例说明了X射线衍射在粉末多晶体、单晶体和人工功能晶体以及人工薄膜材料中的具体应用情况,最后简要展望了X射线衍射技术的发展前景.     

离子导体在离子输运状态下的物理特性

1974年杨桢等发现α-LiIO_3单晶在直流电场作用下,中子衍射强度显著增强现象后,引起了中国物理学家们的强烈兴趣。特别是中国科学院物理研究所的物理学家们研究了离子导体在静电场作用下的介电行为,X射线形貌图,光衍射,喇曼散射,超声衰减等等,观察到了许多新现象,并对这些现象的机制作了理论解释,本文将对这些实验和理论结果作一评述。     

离子导体在离子输运状态下的物理特性

1974年杨桢等发现α-LiIO_3单晶在直流电场作用下,中子衍射强度显著增强现象后,引起了中国物理学家们的强烈兴趣。特别是中国科学院物理研究所的物理学家们研究了离子导体在静电场作用下的介电行为,X射线形貌图,光衍射,喇曼散射,超声衰减等等,观察到了许多新现象,并对这些现象的机制作了理论解释,本文将对这些实验和理论结果作一评述。     

解释劳埃花样的一个新方法

本文提出一个新的解释劳埃花样的方法,与其他方法比较,它具有原理和作图简单,前后反射利用同一曲线图形等特点,可供有关晶体X射线工作者参考. 一、作图原理 标定劳埃平板相衍射斑点的指数。一般应先求出对应晶面法线的极射赤面投影.X射线衍射原理确定:入射X线、晶面法线和衍射X线在同一平面内.晶面法线极点的极射赤面投影,必然在底片上晶面衍射斑点与底片中心(入射X线与底片交点)的连线上.因而若已知晶面法线与入射X线夹角,便可得到晶面法线极点的极射赤面投影.此夹角可利用衍射斑点至底片中心距离和试样至底片的距离求出.以下分前后反射…