The Wolf-Bragg chimiro. Kusiyanisa pane imwe nzvimbo lattice

Muchikamu chino chirevo cheWolf-Bragg chinopiwa, kukosha kwayo kune nyika yanhasi inodzidzwa. Nzira dzekuongorora nyaya yacho, iyo yakava yakakonzerwa nekuda kwekuwanikwa kwekusiyana kwema electrons pane zvakasimba, zvinorondedzerwa.

Sayenzi neMakakatanwa

Ichokwadi kuti zvizvarwa zvakasiyana-siyana hazvinzwisisi, Turgenev akanyora mubhuku inoti "Vanababa nevana". Uye chokwadi ndechekuti: mhuri inorarama kwemakore zana, vana vanoremekedza vakuru, vanotsigirana, uye nguva nenguva zvinhu zvose zvinochinja. Uye zvose zvine chokuita nesayenzi. Hazvishamisi kuti Chechi yeKaturike yakange ichipikisa kukura kwezivo yepanyama: chero danho rinogona kutungamirira kuchinje chisina kudzora munyika. Rimwe kuwanikwa kunochinja pfungwa yehutsanana, uye ikozvino vanhu vekare vanotarisa nekushamisika kuti vana vavo vanogeza sei maoko avo vasati vadya uye vachivhuna meno avo. Vanasekuru vanozunungusa misoro yavo vasingadi: "Sei, vairarama vasina iyo, uye hapana, vakaberekera vana makumi maviri. Uye izvi zvose kuchena kwako kunongokuvadza weakaipa. "

Imwe mafungiro pamusoro penzvimbo yemapuraneti - uye atova pamakona ose vanhu vaduku vakadzidza vanokurukurirana ma satellite uye meteors, telescopes uye mararamiro eMilky Way, asi chizvarwa chekare hachina kugutsikana: "Upenzi huri hwose hunoshandiswa kubva munzvimbo uye kudenga, chii chakasiyana-siyana, chinoshanduka sei Mars uye Venus, vangada kukura mbatata, zvose zvaizova zvakakosha. "

Imwe nzira yekugadzira teknolojia, iyo yakava yakakonzerwa nekuda kwekuti kuparadzanisa kunozivikanwa pamatanda, - uye muhomwe yega yechipiri i-smartphone. Panguva imwecheteyo, vanhu vakwegura vanogunun'una vachiti: "Hapana chinhu chakanaka mumishumo iyi inokurumidza, haisi sevanyori chaiyo." Zvisinei, zvinonzwisisika kuti zvinonzwika, vadzidzisi vemagetsi akasiyana-siyana vanovaona semhando yechokwadi, inenge yakafanana nemhepo. Uye vashomanana vanhu vanofunga nezvenzira dzebasa ravo uye nzira huru iyo pfungwa yevanhu yaita kwemakore maviri kana matatu emakore.

Pakutanga kwemazana emakumi maviri

Pakupera kwezana remakore rechigumi nemapfumbamwe, vanhu vakatarisana nechinetso chekudzidza zvinhu zvose zvakazaruka. Zvaitenda kuti zvinhu zvose zvave zvatozivikanwa mufizikiki, uye zvinongoramba zviripo kuti uwane zvakazara. Zvisinei, kuwanikwa kweChipck ye quanta uye kusanzwisisa kwema microworld inotaura zvakanyatsochinja pfungwa dzekare pamusoro pekugadzirisa nyaya.

Zvakawanikwa zvakawa kamwe pashure, vatsvakurudzi vakatsvaga pfungwa kubva kune mumwe nemumwe kubva pamaoko avo. Pfungwa dzakamuka, dzakaedzwa, dzakakurukurwa, dzakarambwa. Mubvunzo mumwe wakagadziriswa wakabvisa mazana zana matsva, uye kwaiva nevanhu vazhinji vakagadzirira kutarisa mhinduro.

Chimwe chezvinhu zvakashandura zvakachinja maonero enyika zvakange zviri kuwanikwa kwemhando mbiri dzepakutanga. Pasina iye, chimiro cheWolf-Bragg chakanga chisingave chakaonekwa. Izvozvo zvinonzi chimiro chechigoni-wave kufungidzira kuti nei mune dzimwe nguva masikironi anoita sechimiro chine masero (kureva, chidimbu, chidimbu), uye kune mamwe akafanana neganda rakasvibiswa. Masayendisiti akakavimbisa kwenguva yakareba kusvikira vasvika pakugumisa kuti zvinhu zve microworld vane zvinhu zvakasiyana zvakadaro panguva imwe chete.

Mune pepa iyi tinotsanangura mutemo weWulf-Bragg, izvo zvinoreva kuti isu tinofarira mhepo inoshandiswa yepakutanga zvikamu. Kune nyanzvi, mibvunzo iyi inogara ichitaura zvisinganzwisisiki, nokuti kukunda chikumbaridzo chekukura kwechirongwa chemanometer, tinorasikirwa nechokwadi - Heisenberg mutemo unosvika kushanda. Zvisinei, pamatambudziko akawanda kune zvakakwana zvakanyanya kufungidzirwa. Nokudaro, zvakakosha kutanga kutsanangura zvimwe zvikamu zvekuwedzera nekubvisa kwemafungu akazara, ayo ari nyore zvakakwana kufungidzira uye kunzwisisa.

Makungu uye sinuses

Vashomanana muhuduku hwavo vaida chikamu chakadai che algebra se trigonometry. Sinuses ne cosines, tangents uye makangangwana vane purogiramu yavo yekuwedzera, kubvisa uye dzimwe shanduko. Zvichida hazvisi pachena kune vana, saka hazvisi kufadza kudzidza. Uye vazhinji vakashamisika kuti nei izvi zvose zvakakosha, mune chikamu cheupenyu humwe, zivo iyi inogona kushandiswa.

Izvo zvose zvinoenderana nekunetseka kweiyo munhu. Mumwe munhu ane ruzivo rwakakwana rwechimiro: zuva rinopenya masikati, mwedzi usiku, mvura inonaya, uye ibwe rakasimba. Asi kunewo avo vanofarira kuti zvinhu zvose zvakarongeka sei zvinoonekwa nomunhu. Kune vatsvakurudzi vasingaverengeki, tinotsanangura: zvakanyanya kubatsiro kubva pakudzidza zvinhu zvinoshandiswa, zvinoshamisa, physics yepakutanga zvikamu. Semuenzaniso, kusiyana kwema electrons kunoteerera mitemo iyi.

Kutanga, shanda pane fungidzira: svinudza maziso ako uye rega mhepo ichikukwezere iwe.

Fungidzira sinusoid isingagumi: bulge, hollow, bulge, hollow. Hapana chiri mairi chiri kuchinja, kureba kubva kumusoro kweimwe barkhan kuenda kune imwe yakafanana kune kwose kwose. Mutsetse wemutsara, kana uchienda kubva paupamhi kusvika paudiki, wakafanana kune chikamu chimwe nechimwe cheji ino. Kana pane zvipi zviviri zvakafanana sinusoids pedyo nemumwe, zvino basa rinova rakaoma. Kusiyanisa pane imwe nzvimbo yemahara inotarisana zvakananga nekuwedzerwa kwemazana emafungu. Mitemo yekubatana kwavo inobva pane zvimwe zvinhu.

Yokutanga ndiyo chikamu. Zvikamu izvo mairi maviri aya anosangana. Kana mahombekombe avo akaenzana kusvika kumamita mamita ekupedzisira, kana mapuranga emakona acho akafanana, zviratidzo zvose zvakapetwa kaviri, humps inowedzera kaviri yakakwirira, uye mapako anova kaviri sepakadzika. Kana pane zvinopesana - huwandu hwemhino imwe hunowira kune huwandu hwomumwe, ipapo mafungu anotsekana, zvose zvinoshanduka zvinosvika zero. Uye kana zvikamu zvisingawirirani zvishoma-kureva kuti, huwandu hwenji imwe inowira pakukwira kana kuwira kweimwe, ipapo mufananidzo unova wakaoma zvikuru. Pakati pese, mufananidzo weWolf-Bragg unongowanikwa chete, sezvinozoonekwa gare gare. Zvisinei, mitemo yekubatana kwemafungu ichatibatsira kuona kugumisa kwayo zvakakwana.

Yechipiri ndiyo yakakura. Iyi ndiyo yakakwirira ye humps nemakomba. Kana imwe yemheta ine urefu hwementimita imwe, uye imwe inenge masendimita maviri, saka inofanira kuwedzerwa maererano. Izvi zvinoreva, kana huwandu hwemakumbo maviri masentimita epamusoro hunowira pamusana pekuderera kwechizunguro nehupamhi hwemita masentimita, saka hazvidzimirane, asi kukwirira kwemhirizhonga yegungu rekutanga kunoderera. Somuenzaniso, kusiyana kwema electron kunobva paukuru hwekutsvaira kwavo, izvo zvinosarudza simba ravo.

Chechitatu ndiyo nguva. Iyi ndiyo nzvimbo iri pakati pemakona maviri akaenzana emakona, somuenzaniso, maxima kana minima. Kana rufambiro rwakasiyana, saka pane imwe nguva mavhare maviri anoenderana, maererano, uye anowedzera zvakakwana. Ikozvino munguva inotevera izvi hazviitike, chikwata chekupedzisira chiri kuvhara nekudzika. Ipapo huwandu hwemhepo imwe chete inowira zvakanyanya pane zvishoma pane imwe, zvichipa mhinduro duku kudarika. Chigumisiro, sezvaunonzwisisa, chichava chakaoma kwazvo, asi nguva nenguva. Mufananidzo wacho uchadzokidzwa nokukurumidza kana kuti gare gare, uyezve maximima maviri achaenderana. Nokudaro, nekuiswa kwemafungu ane maitiro akasiyana, kubuda kutsva ne variable variable kunokwira.

Chechina ndechirevo. Kazhinji, apo mafungu maviri akafanana anofungidzirwa (matiri edu, sinusoids), zvinofungidzirwa kuti dzinongoerekana dzichienzaniswa kune mumwe nemumwe. Zvisinei, munyika chaiyo zvinhu zvose zvakasiyana, mutungamiri unogona kuva chero mukati mehutatu-nhatu nzvimbo. Nokudaro, mafungu chete anofamba akafanana achawedzera kana kubvisa. Kana vachifamba nenzira dzakasiyana, hapana kubatana pakati pavo. Mutemo weWulf-Bragg unomira zvakananga pokuti chokwadi chete chakafanana nemiti yakawedzerwa.

Kupindirana uye kusiyana

Zvisinei, magetsi emagetsi haasi chaizvo sinusoid. Huygens 'nheyo inotaura kuti nheyo imwe neimwe yepakati iyo iyo inofanirwa mberi (kana kukanganiswa) yasvika, inobva kune mafungu echepakati akaoma. Nokudaro, panguva dzose dzekupararira, taura, kwechiedza, mafungu anogara achikwirirana. Izvi zvinopindira.

Ichi chinoshamisa ndicho chikonzero icho chiedza kunyanya uye magetsi emagetsi anowanzogona kugadzirisa zvipingamupinyi. Izvozvo zvekupedzisira zvinonzi kuparadzanisa. Kana muverengi asingakanganwi izvi kubva kuchikoro, ticharatidza kuti zvidimbu zviviri mumucheka wakaoma, zvichivhenekerwa nemwenje mutsvuku chaiwo, inopa dambudziko rakawanda remaximima uye minima yekujekesa, kureva kuti, mapepa haazove maviri akafanana, asi akawanda uye akasiyana zvakasiyana.

Kana tikasvibisa zvipfeko nechiedza, asi tine bombard isu nemasikironi akaoma (kana, tinoti, alpha marundi), tinowana mifananidzo yakafanana. Ma electrons anopindira uye diffract. Ichi chiratidzo chekufamba kwavo. Zvinofanira kuonekwa kuti Wulf-Bragg kuparadzanisa (inowanzotaurwa nezvese seBragg diffraction) inosanganisira kupararira kwakasimba kwemafungu nekugunun'una kwenguva nenguva apo chikamu chechiitiko chacho uye mazai akapararira anowirirana.

Mutumbi wakasimba

Nemashoko aya, munhu wose anogona kuva neshamwari dzake. Zvisinei, muviri wakasimba ibasa rinotsanangurwa zvakanaka refizikiki rinodzidza chimiro uye zvinhu zvekristasi, magirazi uye makeramics. Izvo zvataurwa zvinonyanya kuzivikanwa chete nokuti masayendisiti akambogadzira zvinyorwa zve X-rayori masangano ekuongorora.

Saka, kristini ndiyo mamiriro enhau apo nuclei yeatomu inogadziriswa zvakananga munzvimbo yakatarisana, uye mahwendefa asingasunungurwi, akadai se electron shells, anoshandiswa. Chimiro chikuru chekusimba ndechekuitika kwenguva. Kana muverengi aichimbofarira fisikiti kana chemhemia, mufananidzo we crystal lattice ye table table salt (zita remaminerari - halite, chirevo cheNaCl) chinogona kubuda mumusoro wake.

Mhando mbiri dzeatomu dzakanyanyobatana, dzichiita sangano rakanyanyisa. Sodium uye chlorine zvinoshandiswa, zvichiumba mumatatu ose akaenzana mbato yekubhiti, iyo mativi ayo akaenzaniswa. Nokudaro, nguva (kana unit unit) iri cube umo maziso matatu ari maatomu eimwe rudzi, mamwe matatu ari akafanana. Nokuisa makerubhi akadaro kune mumwe nemumwe, munhu anogona kuwana kristin isingagumi. Maatomu ose ari mukati memaviri maviri nguva nenguva anoumba crystallographic ndege. Iko ndiko kuti, unit unit iri nhatu-dimensional, asi imwe yemapande, inowanzoitwa kakawanda (mumamiriro ezvinhu akanaka - nhamba isingagumi yenguva), inoumba nzvimbo yakasiyana mukristini. Iyi nzvimbo yakawanda kwazvo, uye inomhanya kune imwe neimwe.

Rutivi rutsva chiratidzo chinonyanya kukosha chinogadza, somuenzaniso, simba rekusimba. Kana pane zviyero zviviri izvi kureba iri duku, uye mugore rechitatu - rakakura, iyo inoshandiswa nyore nyore. Izvi zvinoratidza, semuenzaniso, mica, iyo yakashandiswa kuchinja vanhu vane girazi mumahwindo.

Mvere nemaminerari

Zvisinei, dombo remunyu muenzaniso wakanaka kwazvo: chete maviri eatomu uye inonzwisisika cubic yokuenzanisa. Chikamu che geology, chinonzi mineralogy, chinodzidza makristalline miviri. Chinhu chavo chakanaka ndechekuti imwe yemakemikari inosanganisira marudzi 10-11 eatomu. Uye chimiro chavo chinoshamisa zvakaoma: tetrahedra, kubatana ne cubes nemaruva kubva kumativi akasiyana-siyana, inoumba miviri yakakura yezvimi zvakasiyana-siyana, islets, complex chess kana zigzag. Izvi, somuenzaniso, ndiro chimiro chechinhu chinoshamisa, chakanaka uye chisina kuchena uye chechiRussia chishongo chechiroite. Mipira yake yepepuru yakanaka kwazvo zvokuti inokwanisa kutora musoro-saka zita remaminerari. Asi kunyange mune zvakakanganisika zvakakosha kune zviyano kune umwe neumwe cristallographic ndege.

Uye izvi zvinoita kuti zvigoneke, pamusana pekuvapo kwekusiyana kwema electrons pa crystal lattice, kuti aratidze maitiro avo.

Maitiro uye magetsi

Kuti unyatsorondedzera nzira dzekudzidza mamiriro ehupfumi hwakakonzerwa ne electron diffraction, inogona kufungidzira kuti mabhora akandwa mubhokisi. Zvadaro woverenga kuti ingani mabhora akatariswa kumashure uye pane zvingani. Zvadaro, mune nzira iyo vazhinji vema bhora vanowedzera, vanotonga mamiriro ebhokisi.

Ichokwadi, ichi chirevo chisina kunaka. Asi maererano neiyo muenzaniso wakaipa, mutungamiri umo iyo nhamba huru yebhola inoputika ndiyo inopesana. Saka, magetsi (kana X-ray) anoputira pamusoro pekristini. Vamwe vavo "vakanamatira" muzvinhu izvi, asi zvimwe zvinoratidzwa. Uye iyo inoratidzirwa chete kubva pamakirini e crystallographic. Sezvo ndege yacho isiri imwe chete, asi kune dzakawanda dzazvo, chete mafungu anofananidzwa anofanana kune mumwe nemumwe (takakurukura izvi pamusoro apa) akawedzerwa. Nokudaro, chiratidzo chinowanikwa nenzira yesimbi, uko kuwedzerwa kwekufungisisa kunoenderana nekona yezviitiko. Izvo zvakasiyana-siyana zvinoratidza kuvapo kwendiza panzvimbo yakadzidzwa pasi. Mifananidzo inogadziriswa inotsvakurudzwa kuti iwane chaiyo kristall yakarongwa.

Formula

Kuongororwa kunoitwa maererano nemamwe mitemo. Izvo zvinobva pamusorosoro weWolf-Bragg. Zvinoratidzika seizvi:

2d sinhed = nati, kupi:

• D is the interplanar distance;
• Θ - slip angle (angle, yakawedzerwa kusvika panotarisa);
• N iri mutemo wekusiyana-siyana (nhamba yakasimba, kureva 1, 2, 3 ...);
• Λ ndiyo yavelength yechirwere ichi.

Sezvo muverengi achiona, kunyange iyo ngoro inotorwa kwete iyo yakawanikwa zvakananga mukudzidza, asi imwe yeiyo. Zvakakosha kutsanangura zvakajeka pamusoro pekukosha kwe n, iyo inoreva pfungwa ye "diffraction maximum". Iyo inopindira fomu inewo integer yakaisvonaka iyo inotarisa kuti ndeipi iyo yakawanda inowanikwa.

Kuvhenekera kwerwisiro mune chimwe chinhu chinoedza nemitambo miviri, somuenzaniso, kunotsvaga cosine yenzira yakasiyana. Sezvo cosine iri basa re periodic, mushure mekusaona kwerima mumamiriro ezvinhu aya hakusi chete hukuru hukuru, asiwo mazana mashomanana mapoka kumativi ayo. Tinorarama munyika inofanirwa, iyo inogona kunyatsogadzirisa masvomhu, maitiro akadaro angave nhamba isingagumi. Zvisinei, muzvokwadi, nhamba yekucherechedza nzvimbo dzakatsvuka nguva dzose isingagumi, uye inotarisana nehuwandu hwemarefu, hupamhi hwemasara, kureba pakati pavo nekupenya kwemhepo.

Sezvo kuparadzanisa kune zvakakonzerwa nehuwandu hwekuvhenekera kwekuvhenekera uye chepakutanga zvikamu, ndiko kuti, kuvapo kwekupindira, Wulf-Bragg maitiro anewo urongwa hwehuwandu hwemashoko. Nenzira, chokwadi ichi pakutanga chakakanganisa kuverenga kwevaongorori. Panguva ino, zvose kushandurwa kunobatanidza nekudzoka kwemapurisa uye kuverenga kwehutano hwakanaka nemaitiro ekusiyanisa kunoitwa nemichina. Vanowedzerawo kuti ndezvipi zvinokonzerwa nezvinoshamisa, uye ndezvipi zvinyorwa zvechipiri kana zvechitatu zvemashoko makuru pane zvinoratidzika.

Pamberi pekuiswa kwemakombiyuta ane zvinyorwa zvisinganzwisisiki (zviri nyore, sezvirongwa zvekuverenga zvakasiyana-siyana - zvishandiso zvose zvakafanana), izvi zvose zvakaitwa nemaoko. Uye pasinei nehukama hwakakosha hwokuti kuenzanisa kweWulf-Bragg kune, zvakatora nguva yakawanda uye simba kuti aone chokwadi chezvinhu zvawanikwa. Masayendisiti akacherechedza uye akadzokorora - kana paive nechokudzingwa apo vamwe vasina tsika, iyo inogona kuparadza kuverenga.

Dzidziso Nekuita

Kuwanikwa kunoshamisa, kwakagadzirirwa pamwe chete naWulf naBragg, vakapa chinhu chakakosha mumaoko evanhu kuti vaongorore zvivako zvehutu hwakavanzwa kare. Zvisinei, sezvamunoziva, chidzidzo chinhu chakanaka, asi mukuita zvinhu zvose nguva dzose zvinoshanduka kuva zvishoma zvakasiyana. Zvishoma zvishoma zvaiva pamusoro pekristasi. Asi imwe nyanzvi inofunga nezvemaitiro akanaka. Icho chisingaverengeki chisingaverengeki-chisina nzvimbo iyo mitemo yekudzokorora kwegadziriro haina kuputswa.

Zvisinei, chaiye, kunyange kwazvo yakachena uye akura murabhoritari, crystalline zvinhu zvikanganiso zviwande. Pakati dzinongoitika idzodzo vakawana chiratidzazvizhinji vakakwana - rakabudirira. Conditions Bragg (yakataurwa pamusoro payakavakirwa) zana muzana dzokushungurudzwa zvairevei zvechokwadi sekristaro. Kwavari, chero zvazvingava, pane urema hwakadaro, somunhu pemvura. Uye unorava haasi kunyonganisa kusava nomusoro mamwe mashoko: pemvura haasi chete tsime urema, asiwo kuremara.

Somuenzaniso, simba nezvisungo akaumba mukati sekristaro rakasiyana pokukosha pamuganhu zvikamu. Izvi zvinoreva kuti zvinokosha kutanga kuti mukana uye Makwanza imwe mhando. Ndiko, kana experimenter akabvisa Erekitironi kufungisisa chakarondedzera kana X-ray kubva muviri rakasimba, vanogashira kwete chete rekona, uye pakona pamwe kukanganisa. Somuenzaniso, θ = 25 ± 0.5 inegumi. The girafu kunoratidzwa ndechokuti diffraction yepamusorosoro (the yokuita unova Bragg mukana wokuti vanhu vanga) rine upamhi uye ari ubvise, uye zvakasimba vakakwana dzakaonda mutsetse pachinzvimbo mutengo.

Ngano uye zvikanganiso

Saka zvinoitika, ose madunhurirwa, kwete kwechokwadi?! Kusvika pamwero. Kana iwe ayere tembiricha pachako uye kuwana 37 pamusoro lämpömittari, ichi hachisi yakarurama zvachose. Your tembiricha muviri akasiyana yakaoma tsika. Asi imwi chinhu chikuru kuti ari kupenga kuti uri kurwara uye inguva kubatwa. Uye iwe uye chiremba wako hazvina basa kuti chaizvoizvo ari lämpömittari akaratidza 37.029.

Uye zvesayenzi - sokuvapo kukanganisa havaregi kuita chaizvo kumhedziso, zvinonzi kufungwa, asi pfungwa iri kukosha. Uyezve, nhamba inoratidza: kusvikira kukanganisa idukusa zvishanu muzana, chinogona kuregeredzwa. The Zvabuda vakawana ari kuedza iro zvinotevera ezvinhu Bragg vanewo kukanganisa. Masayendisiti vari kuita Masvomhu, kakawanda zvinoratidzwa. Zvisinei, nokuti zvakananga mafomu, mune mamwe mazwi, kunzwisisa chii sechivako sekristaro, kukanganisa haasi kukosha chaizvo (chero iduku).

Zvinokosha kucherechedza kuti mudziyo mumwe nomumwe, kunyange mumutsetse yechikoro, pane nguva dzose chokwadi. Nhamba iyi inorangarira kuyerwa uye, kana zvakakodzera, dziri nhamba kwokukanganisa zvabuda.