Question

Почему дифракция рентгеновского излучения позволяет исследовать структуру вещества

Answer 1

Ответ:

1. Дифракцией рентгеновских лучей называют явление рассеяния этих лучей при помощи кристаллов или молекул газов и жидкостей, при котором появляются вторичные отклоненные пучки, имеющие равные с первоначальным длины волн.
2. Вторичные пучки возникают в результате взаимодействия рентгеновских лучей с электронами среды. Строение рассеивающего объекта определяет направления и интенсивности полученных пучков. Пучки, полученные в результате дифракции, являются частью всего рентгеновского излучения, которое рассеяло вещество.
3. Дифракция рентгеновских лучей от кристаллов используется для изучения состава спектра рентгеновского излучения (рентгеновская спектроскопия) и при исследовании кристаллических структур (рентгеноструктурный анализ).
4. Находя направления максимумов, которые получаются при дифракции рассматриваемого рентгеновского излучения от кристаллов, структура которых известна, находя длины волн. Проще всего для нахождения длин волн использовать кристаллы кубической системы. Межплоскостные расстояния при этом находят из плотности и относительной молекулярной массы кристалла.
5. То есть, Кристалл является естественной трёхмерной дифракционной решёткой для рентгеновских лучей, т.к. расстояние между рассеивающими центрами (атомами) в кристалле одного порядка с длиной волны рентгеновских лучей  на кристаллах можно рассматривать как избирательное отражение рентгеновских лучей от систем атомных плоскостей кристаллической решётки

Объяснение:

Answer 2

Дифракция рентгеновского излучения играет ключевую роль в исследовании структуры вещества из-за его особенностей и характеристик.

1. Волны рентгеновского излучения имеют короткую длину волны: Рентгеновское излучение имеет очень маленькую длину волны (в пределах ангстремов), что позволяет детектировать мельчайшие атомные и молекулярные структуры вещества.

2. Взаимодействие с атомами и молекулами: Рентгеновские лучи обладают достаточной энергией, чтобы взаимодействовать с атомами и молекулами вещества. При прохождении через образец рентгеновские лучи могут рассеиваться, отклоняться и интерферировать, создавая характерные дифракционные узоры.

3. Дифракция на решетках и кристаллах: Вещества, такие как кристаллы, имеют регулярные атомные решетки, которые вызывают интерференцию рентгеновских лучей. При прохождении через кристаллическую структуру рентгеновское излучение испытывает дифракцию, и на экране можно наблюдать дифракционные максимумы и минимумы.

4. Информация о структуре вещества: По анализу дифракционных узоров можно определить характерные характеристики кристаллической структуры, такие как расстояния между атомами и углы между химическими связями. Эта информация позволяет ученым реконструировать 3D-структуру вещества и изучать его свойства на молекулярном и атомном уровне.

Таким образом, дифракция рентгеновского излучения предоставляет уникальный метод исследования структуры вещества, особенно кристаллических материалов, что является фундаментальным для многих областей науки и технологии, включая химию, физику, материаловедение, биологию и медицину.