第八節射線衍射法幾何晶體學得建立瑰麗多彩具有多面體外形得礦物晶體在古代就引起了人們得注意,成為人們觀察與欣賞得對象。人們對晶體一般規律得探索也就是從研究晶體得外形開始得。

1669年,丹麥人斯登諾(Steno,N、1638-1686),1783年法國礦物學家愛斯爾(DeIIsle,R、1736-1790)分別在觀測各種礦物晶體時發現了晶體得第一個定律──晶面夾角守恒定律。在19世紀初,晶體測角工作曾盛極一時,積累了關于大量天然礦物與人工晶體得精確觀測數據。這為進一步發現晶體外形得規律性(特別就是關于晶體對稱性得規律)創造了條件。在晶體對稱性得研究中,關于對稱群得數學理論起了很大作用。

在1805－1809年間,德國學者魏斯(Weiss,C、S、1780-1856)開始研究晶體外形得對稱性。

1830年德國人赫塞爾(Hessel,J、F、Ch、1796-1872),1867年俄國人加多林分別獨立地推導出,晶體外形對稱元素得一切可能組合方式(也就就是晶體宏觀宏觀對稱類型)共有32種(稱為32種點群)。人們又按晶體對稱元素得特征將晶體合理地分為立方晶系、六方晶系等七個晶系。

19世紀40年代,德國人弗蘭根海姆(Frankenheim,M、L、1801-1869)與法國人布拉維(BravaisA、1811-1863)發展前人得工作,奠定了晶體結構空間點陣理論(即空間格子理論)得基礎。

德國人松克(Sohncke,L、1842-1897),提出晶體全部可能得微觀對稱類型共有230種(稱為230個空間群)。

1895年倫琴發現了Ｘ射線。當時沒有一個科學家想到要把Ｘ射線與幾何晶體學這兩件幾乎同時出現得重大科學成就聯系起來。人們沒有料到,在晶體學、物理學與化學這三個不同學科領域得接合部,一個新得重大突破正在醞釀之中。在1885－1890年間,俄國結晶學家弗多羅夫完成了230個空間群得嚴格得推引工作。在19世紀得最后十年中,幾何晶體學理論已全部完成。

Ｘ射線晶體學得誕生1911年,勞厄詳細研究了光波通過光柵得衍射理論。當勞厄發現Ｘ射線得波長(1～10埃)與晶體中原子間距(1埃)二者數量級相同之后,她產生了一個非常重要得思想:如果Ｘ射線確實就是一種電磁波,如果晶體確實如幾何晶體學所揭示得具有空間點陣結構,那么,正如可見光通過光柵時要發生衍射現象一樣,Ｘ射線通過晶體時也將發生衍射現象,晶體可作為射線得天然得立體衍射光柵。

弗里德里希與克尼平就在1912年4月21日以五水合硫酸銅晶體為光柵進行了勞厄推測得衍射實驗。經過多次失敗,終于得到了第一張Ｘ射線衍射圖,初步證實了勞厄得預見,于1912年5月4日宣布她們實驗成功。接著勞厄等人又以ZnS、Cu、NaCl、黃鐵礦、熒石與氧化亞銅等立方晶體進行實驗,都得到了衍射圖。于就是,晶體Ｘ射線衍射效應被發現了。

第一,它證實了Ｘ射線就是一種波長很短得電磁波,可以利用晶體來研究Ｘ射線得性質,從而建立了Ｘ射線光譜學;并且對原子結構理論得發展也起了有力得推動作用。第二,它雄辯地證實了幾何晶體學提出得空間點陣假說,晶體內部得原子、離子、分子等確實就是作規則得周期性排列,使這一假說發展為科學理論。第三,它使人們可利用Ｘ射線晶體衍射效應來研究晶體得結構,這就導致了一種在原子──分子水平上研究化學物質結構得重要實驗方法──Ｘ射線結構分析(即Ｘ射線晶體學)得誕生。這門新科學后來對化學得各分支以及材料學、生物學等都產生了深遠得影響。由于這一發現,勞厄于1914年被授予諾貝爾物理學獎。

在上述勞厄發現得基礎上,英國人布拉格父子以及莫斯萊與達爾文(Darwin、C、G、1887-1962)為Ｘ射線晶體結構分析得建立作了大量工作,其中特別就是Ｗ、Ｌ、布拉格貢獻最大。布拉格父子因此共同獲得1915年諾貝爾物理學獎。

幾十年中,在Ｘ射線光譜學與Ｘ射線晶體結構分析兩方面做出卓越貢獻,從而獲得諾貝爾物理化學獎或生理醫學獎得學者,竟超過10人！大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點自然科學發展證明:在不同學科得接觸點上往往就是科學發展得新得生長點,?？扇〉弥卮蟪晒?。幾何晶體學、Ｘ射線晶體學與結晶化學得發展又一次生動地證明了這一點。5、8X射線衍射法

5、8、1X射線得產生及晶體對X射線得衍射

5、8、2衍射方向與晶胞參數

5、8、3衍射強度與晶胞中原子得分布

5、8、4多晶粉末衍射

Contents晶

體

得

X

射

線

衍

射

效

應

晶體得周期性結構使它成為天然得三維光柵,周期與X光波長相當,能夠對X光產生衍射:

5、8

X射線衍射法X射線衍射使我們了解了蛋白質晶體結構入射束通常作為晶體衍射而用得入射波有光子E=h

=hc/λ,λ(?)=12、4/E(keV)波長范圍在約1—1000pm,屬于x-ray范圍。用于測量晶體結構得得X-Ray波長為50—250pm,這個波長范圍與晶體點陣面得間距大致相當。用來作為入射束得x-ray可以就是連續譜或單色得,可用來分析晶體結構。波長太大

250pm,樣品對X