Дифракция атомов

Дирака-Гейзенберга калибровочная фаза 448, 457 Дифракция атомов 41 Добротность резонатора 31, 38 [c.750]

Дифракция атомов, молекул и фотонов. Благодаря успехам в создании источников интенсивных сверхзвуковых низкоэнергетических пучков атомов и молекул, а также разработке высокочувствительных детекторов широкое распространение для анализа поверхности начинают приобретать методы дифракции и этих частиц. [c.134]

На рубеже 30-х гг. удалось наблюдать и дифракцию атомов и молекул. Атомам с массой М, находящимся в газообразном состоянии в сосуде при абс. темп-ре Т, соответствует длина волны [c.171]

Упругое взаимодействие — взаимодействие между нуклоном и ядром атома мишени, не приводящее к появлению иных, кроме взаимодействующих, частиц. При больших энергиях упругое взаимодействие можно рассматривать как дифракцию на полупрозрачном ядре. Упругое рассеяние практически не приводит к изменению энергии и направления движения первичного нуклона. При упругом рассеянии на одно взаимодействие нуклон теряет лишь 3—5% начальной энергии (данные для = 660 Мэе и углерода). В дальнейшем при расчетах прохождения нуклонов высоких энергий через защитные среды упругое взаимодействие учитываться не будет. [c.240]

Рассмотренный случай дифракции на трехмерной решетке имеет исключительно важное значение. Он осуществляется практически при дифракции рентгеновских лучей на естественных кристаллах. Лучи Рентгена представляют собой электромагнитные волны, длина которых в тысячи раз меньше длин волн обычного света. Поэтому устройство для рентгеновских лучей искусственных дифракционных решеток сопряжено с огромными трудностями. Мы видели, что трудность эта может быть обойдена путем применения лучей, падающих на решетку под углом, близким к ЭО". Однако дифракция рентгеновских лучей была осуществлена задолго до опытов с наклонными лучами на штрихованных отражательных решетках. По мысли Лауэ (1913 г.), в качестве дифракционной решетки для рентгеновских лучей была использована естественная пространственная решетка, которую представляют собой кристаллы. Атомы и молекулы в кристалле расположены в виде правильной трехмерной решетки, причем периоды таких решеток сравнимы с длиной волны рентгеновских лучей. Если на такой кристалл направить пучок рентгеновских лучей, то каждый атом или молекулярная группа, из которых состоит кристаллическая решетка, вызывает дифракцию рентгеновских лучей. Мы имеем случай дифракции на трехмерной решетке, рассмотренный выше. Действительно, наблюдаемые дифракционные картины соответствуют характерным особенностям дифракции на пространственной решетке. [c.231]

Благодаря методу Лауэ решаются две задачи огромной важности. Во-первых, открывается возможность определения длины волны рентгеновских лучей, если известна структура той кристаллической решетки, которая служит в качестве дифракционной. Таким образом создалась спектроскопия рентгеновских лучей, послужившая для установления важнейших особенностей строения атома (ср. 118). Во-вторых, наблюдая дифракцию рентгеновских лучей известной длины волны на кристаллической структуре неизвестного строения, мы получаем возможность найти эту структуру, т. е. взаимное расстояние и положение ионов, атомов и молекул, составляющих кристалл. Таким путем был создан структурный анализ кристаллических образований, легший в основу важнейших заключений молекулярной физики. [c.231]

Все оценки способности рентгеновских лучей поглощаться и их жесткости очень затрудняются тем, что из трубки выходят очень неоднородные рентгеновские лучи, т. е. смесь лучей различной жесткости. Пропуская их через поглощающее вещество, мы задерживаем более мягкие лучи, получая таким образом более однородный пучок. Этот метод фильтрования довольно груб и не обеспечивает получения строго однородных монохроматических лучей. В настоящее время мы располагаем приемами монохроматизации, подобными применяемым в оптике обычных длин волн, т. е. методами, при использовании которых испускается почти монохроматическое рентгеновское излучение, подвергающееся дальнейшей монохроматизации при помощи дифракции. Таким образом получаются лучи, не уступающие по монохроматичности световым лучам, и для них коэффициент поглощения имеет совершенно определенный физический смысл. Для таких монохроматических лучей он зависит от плотности р поглощающего вещества и грубо приближенно может считаться пропорциональным плотности. Более точно поглощение определяется числом атомов поглощающего вещества на единице толщины слоя. При переходе же от одних атомов к другим поглощение быстро растет с увеличением атомного веса, правильнее, атомного номера Z, будучи пропорционально кубу атомного номера. [c.406]

Кристалл одного вещества заменить кристаллом другого. Явлению этому можно дать полное количественное истолкование, если допустить, что рентгеновские лучи суть волны, испытывающие дифракцию на пространственной 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 Ыа до С1 равно 0,2814 нм). Каждый атом решетки становится центром рассеяния рентгеновских волн, когерентных между собой, ибо они возбуждаются одной и той же приходящей 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 при- [c.408]

Это совпадение показывает в согласии с основными допущениями теории квантов, что в области низких частот ее выводы не отличаются от выводов классической теории. Классическая теория оказывается лишь приближением к действительности, приближением, вполне удовлетворительным для того круга явлений, с которыми имеет дело макроскопическая электродинамика, т. е. электродинамика систем, состоящая из многих атомов или молекул. По-видимому, даже движения ионов, т. е. элементарных зарядов с большой массой (по сравнению с электроном), еще довольно удовлетворительно описываются классическими электродинамикой и механикой, хотя точность современных измерений и здесь позволяет установить отступления (опыты по дифракции молекулярных пучков). Но поведение электронов внутри атомов и молекул должно описываться при помощи квантовых законов механики и электродинамики применение же к ним законов, имеющих силу для макромира, приводит к резким противоречиям с опытом. [c.700]

Вместо старой модели атома была предложена новая, в которой положение электрона в атоме в данный момент времени определяется не точно, а с некоторой вероятностью, величина которой задается волновой функцией, являющейся решением волнового уравнения. Квантовая механика не только повторила все результаты теории Бора, ио и объяснила, почему атом не излучает в стационарном состоянии, а та кже позволила подсчитать интенсивности спектральных линий. Кроме того, квантовая механика дала объяснение совершенно непонятному с точки зрения классической физики явлению дифракции электронов. [c.17]

Прежде чем перейти к изложению сущности, укажем на различие трех выше указанных дифракционных методов. Оно обусловлено различной силой взаимодействия рентгеновского, электронного и нейтронного излучений с веществом. Рентгеновское электромагнитное излучение при прохождении через кристалл взаимодействует с электронными оболочками атомов (возникающие вынужденные колебания ядер вследствие их большой массы имеют пренебрежимо малую амплитуду), и дифракционная картина связана с распределением электронной плотности, которую можно характеризовать некоторой функцией координат р(л. у, z). В электронографии используют электроны таких энергий, что они взаимодействуют, главным образом, не с электронными оболочками атомов, а с электростатическими потенциальными полями ф(х, у, Z), создаваемыми ядрами исследуемого вещества. Взаимодействие между двумя заряженными частицами (электроном и ядром атома) значительно сильнее, чем между электромагнитным излучением и электронной оболочкой атома. Поэтому интенсивность дифракции электронного излучения примерно в 10 раз сильнее, чем рентгеновского. Отсюда понятно, почему получение рентгенограмм часто требует нескольких часов, электронограмм — нескольких секунд. [c.36]

Данные о структуре аморфных веществ получают обычно из опытов по дифракции рентгеновских лучей или электронов. Введем понятие плотности р(г) атомов на расстоянии г от начального атома. Число атомов в сферическом слое толщиной dr на расстоя- [c.353]

Формула Брэгга - Вульфа. Кристалл представляет совокупность атомов или молекул, закономерно и упорядоченно расположенных в узлах пространственной кристаллической решетки. Поведение волн анализируется с помощью принципа Гюйгенса - Френеля, который позволил успешно построить теорию интерференции и дифракции электромагнитных волн в световом диапазоне. В соответствии с этим принципом каждая точка волнового фронта рассматривается как источник вторичных волн, которые интерферируют между собой с учетом возникающих при этом фазовых соотношений. Отражение волны от плоской поверхности сводится к тому, что каждая точка поверхности становится источником вторичных волн. Они интерферируют между собой и дают отраженную волну под углом отражения, равным углу падения. [c.48]

Обсуждаются эксперименты, позволившие сделать вывод о наличии явления дифракции во взаимодействии отдельного электрона с отдельным атомом. [c.52]

Под рентгенографическим анализом понимается совокупность разнообразных методов исследования, в которых используется дифракция рентгеновского излучения - поперечных электромагнитных колебаний с длиной волны 10 -10- Л. Применение рентгеновского излучения для исследования кристаллических веществ основано на том, что его длина волны сопоставима с расстоянием между упорядоченно расположенными атомами в решетке кристаллов, которая для него является естественной дифракционной решеткой. Сущность рентгенографических методов анализа как раз и заключается в изучении дифракционной картины, получаемой при отражении рентгеновских лучей атомными плоскостями в структуре кристаллов. [c.158]

Фон на рентгенограмме является результатом диффузного рассеяния рентгеновских лучей [87]. Как известно, причинами появления фона могут быть тепловое диффузное рассеяние, отсутствие дальнего и (или) ближнего порядка в расположении атомов при аморфизации вещества и диффузное рассеяние твердым раствором. Тепловое диффузное рассеяние приводит к монотонному росту интенсивности фона с ростом угла дифракции в на рентге- [c.78]

Определив соотношение между размерным и деформационным уширениями рентгеновских пиков, соответствующих большим углам дифракции, и, зная характер зависимости величин размерного и деформационного уширений рентгеновских пиков от размера зерен, можно сделать вывод о размере зерен и величине микроискажений, обусловленных дальнодействующими полями упругих напряжений внесенных ЗГД, в теле зерен. Величина смещения положения центра тяжести рентгеновских пиков по отношению к табличным значениям дает информацию о преимущественном направлении смещения атомов из узлов идеальной кристаллической решетки, а анализ формы профиля рентгеновских пиков указывает на характер упругих напряжений и причины их возникновения. В то же время следует еще раз отметить, что увеличение размера зерен делает изменение формы профиля рентгеновских пиков менее ярко выраженным. [c.120]

ДИФРАКЦИЯ Атомов и МОЛЁКУЛ (от лат. diffra -tus — разломапный, преломлённый) — рассеяние пучка молекул на частицах газа или на поверхности твёрдого тела с немонотонной зависимостью иптепсивпости рассеяния от его направления. Определяется потенциалом взаимодействия и распределениями по начальным и конечным состояниям рассеиваемых и рассеивающих объектов. Д. а. и м.— квантовомеханич. явление, включившее в себя упругие н неупругие компоненты. [c.662]

Д. ч.— следствие их волновой природы. Идея Л. де Бро1шя о корпускулярно-волновом дуализме материи впервые получила эксперим. подтверждение с открытием дифракции электронов (1927) позднее наблюдалась также дифракция атомов, молекул, нейтронов, ирото-нов. [c.680]

При дифракции частиц того или иного сорта проявляется физ. специфика их взаимодействия с веществом. Так, рассеяние электронов определяется эл,-статич. потенциалом атомов ф (г), так что U = e(p r), где е — заряд олсктропа при рассеянии нейтрона оси, вклад в потенц. энергию U вносит их взаимодействие с ядром, а также с магн. моментом атома (см. Дифракция электронов, Дифракция нейтрона/), Дифракция атомов и молекул). Тем не менее явления Д. ч. всех типов, а также дифракции рентгеновских лучей очень сходны и оггисываются одинаковыми или очень близкими ф-лами, различающимися множителями — атомными амплитудами. Мн. явления дифракции света также на.ходят аиалоги в Д. ч. [c.680]

Димерная модель поверхности Пенди 169 Джонсона уравнение 35 Дифракция атомов и молекул 133 [c.280]

Взаимодействие кислорода с чистой поверхностью металла протекает в три этапа I) адсорбция кислорода, 2) иуклеация, т. е. образование зародышей, 3) рост сплошной оксидной пленки. На первых стадиях адсорбции пленка состоит из атомов кислорода, так как свободная энергия адсорбции атомов кислорода превышает свободную энергию диссоциации его молекул. Методом дифракции медленных электронов удалось установить, что атомы некоторых металлов входят в состав адсорбционной пленки и образуют относительно стабильную двухмерную структуру из ионов кислорода (отрицательно заряженных) и металла (положительно заряженных). Как уже говорилось в отношении пассивирующей пленки (разд. 5.5), адсорбционная пленка, составляющая доли монослоя, термодинамически более стабильна, чем оксид металла. На никеле, например, она сохраняется вплоть до точки плавления никеля [1 ], тогда как NiO разрушается вследствие растворения кислорода в металле . Дальнейшая выдержка при низком давлении кислорода ведет к адсорбции на металле молекул Оа, проникающих сквозь первичный адсорбционный слой. Так как второй слой кислорода связан менее прочно, чем первый, он адсорбируется не диссоциируя. Возникающая в результате структура более стабильна на переходных, чем на непереходных металлах [2]. Любые дополнительные слои адсорбированного кислорода связаны еще слабее, и наружные слои становятся подвижными при повышенных температурах, о чем свидетельствуют рентгенограммы, отвечающие аморфной структуре. Вероятно, ионы металла входят в многослойную адсорбционную пленку в нестехиометрических количествах и к тому же относительно подвижны. Например, обнаружено, что скорость поверхностной диффузии атомов серебра и меди выше в присутствии адсорбированного кислорода, чем в его отсутствие [3]. [c.189]

Имея своим истоком идеи древних философов, теория атомного или дискретного строения вещества получила всеобщее признание только в начале 20-го столетия. Это было связано с успехами в области рентгеноскопии, когда для изучения микроструктуры вещества последнее помещалось в пучок рентгеновского излучения и на фотопластинке фиксировалось отображение пучка после прохождения его через слой исследуемого вещества. Диапазон длин волн рентгеновского излучения был сопоставим с межатомным расстоянием, и, при условии абсолютного равенства этих параметров, дифракция у - лучей на отдельных атомах приводила к появлению интерференционной картины. Это было интерпретировано следующим образом вещество состоит из дискретных элементов (атомов), которые образуют строго упорядоченную пространственную решетку с определенным значением периода реше1ки, характерного для данного вещества. Подобные исследования были проведены для различных веществ. Практически все твердые тела обнаруживают при рентгеновском облучении наличие интерференционной картины, тогда как в газах, жидкостях и стеклах интерференционную картину обнаружить не удавалось. В связи с этим возникло разделение вещества па упорядоченное, или кристаллическое, и неупорядоченное, или аморфное. [c.47]

Для понимания интерференции и дифракции электромагнитной волны вводятся квааимонохроматические волны ("хаотически модулированные колебания" ). При введении этих понятий законы возникновения и распространения электромагнитных волн дополняют условиями обрыва колебаний оптических электронов в атоме и другими причинами, onpeдeляюn ими время когерентности. В рамках этой схемы обосновывается когерентность колебаний для точечных источников свети в пределах одного цуга волн, а затем выявляются условия пространственной когерентности, при которых может наблюдаться стационарная интерференционная картина от реальных источников. [c.7]

На микроскопическом масппабе невозможно достоверно определить, чем является материя - волной или частицей. Например, свет при распространении в пространстве ведет себя как волна (явления отражения, дифракции, интерференции), при контакте же с большим количеством конденсированного вещества - как поток частиц (явление фотоэффекта). Элементарные частицы при столкновении могут аннигилировать с выделением энергии -электромагнитного излучения определенной частоты. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, в пределах атома невозможно одновременно точно определить Местоположение и импульс электрона. Он ведет себя подобно волне, распространяющейся внутри сферы с радиусом, равным радиусу атома. С другой стороны, на больших масштабах все конденсированное вещество состоит из элементарных частиц, и они ведут себя, как и положено частицам. [c.138]

Предположим, наконец, что все атомы, находящиеся в плоскости, перпендикулярной к оси Оа, испускают волны с одинаковыми фазами Ф (/ ) иными словами, ф(/ ) зависит только от а, а от х иг/ не зависит. При выполнении перечисленных условий поле, создаваемое атомами, расположенными в какой-либо плоскости z = = onst, подобно полю в случае дифракции монохроматической волны, падающей параллельно оси Оа на экран с отверстием в виде прямоугольника со сторонами а и Ь роль вторичных волн Френеля в дифракционной задаче играют теперь реальные волны, испускаемые атомами, которые расположены в пределах этого отверстия , — поперечного сечения источника плоскостью а = onst. На рис. 40.2 показано одно из таких сечений. [c.772]

По оценкам Ферми, последняя величина отличается от I F] не настолько мало, чтобы это различие нельзя было измерить. При этом если длина дебройлевской волны нейтронов сравнима с размерами области распределения электронов (т. е. с размерами атома), то из-за дифракции величина интерференционного члена должна зависеть от угла, под которым рассеивается [c.654]

По оценкам Ферми, последняя величина отличается от не настолько мало, чтобы это различие нельзя было измерить. При этом если длина дебройлевской волны нейтронов сравнима с размерами области распределения электронов (т. е. с размерами атома), то из-за дифракции величина интерференционного члена должна зависеть от угла, под которым рассеивается нейтрон. Очевидно, что аналогичного эффекта на ядре возникнуть не может из-за его малых размеров по сравнению с дебройлевской волной. [c.265]

Поскольку рассеяние тепловых нейтронов вообще не зависит явно от атомного номера исследуемого вещества, то с помощью дифракции нейтронов легко выявляется различие атомов с близкими. Z (например, при исследовании упорядочения атомов Fe и Со в системе Fe — Со), что трудно сделать рентгенографически и электронографически. При использовании дифракции нейтронов возможно изучение изотопических (часто рассеивающие способности изотопов одного и того же элемента значительно различаются) и спиновых различий атомов, входящих в решетку, причем такие различия не замечают ни рентгеновские лучи, ни электроны. В то же время при дифракции нейтронов могут оказаться неразличимыми (имеющими приблизительно равную амплитуду рассеяния) совершенно разные атомы. Так как легкие вещества рассеивают нейтроны также эффективно, как и тяжелые, то с помощью нейтронографии успешно проводят изучение кристаллической структуры веществ, в состав которых входят одновременно атомы легких и тяжелых элементов (атомы водорода в гидриде циркония, углерода в аустените), а также структур из легких элементов (льда, гидрида натрия, дейтерита натрия, графита). Такие структуры нельзя исследовать с помощью рентгеновских лучей и затруднительно с помощью электронов нз-за незначительного рассеяния их легкими элементами. [c.37]

Корпускулярно-волновой дуализм. Исследования природы света привели к, казалось бы, противоречивым выводам. В явлениях интерференции и дифракции свет проявляет свои волновые свойства. В явлениях фотоэффекта, испускания и поглоще1шя света атомами (см. 7) свет проявляет свои корпускулярные свойства. Возникла довольно необычная с точки зрения нашего повседневного опыта картина один и тот же реальный объект ведет себя одновременно и как частица, и как волна. Свет имеет, как теперь принято говорить, двойственную — корпускулярно-волновую — природу. Это новый для науки единый объект—частица-волна 118 [c.118]

Необходимо отметить существенное различие между дифракцией света, падающего на плоскую дифракционную решетку, и дифракцией рентгеновских лучей в трехмерном кристалле. В первом случае угол падения не равен углу, под которым выходит дифрагированный луч. В оптике устанавливается связь между этими двумя углами, длиной световой волны Х и расстоянием между соседними штрихами дифракционной решетки. Закон Вульфа—Брэгга предполагает, что падающие рентгеновские лучи отражаются зеркально (угол падения равен углу отражения). Поэтому условие наилучшего отражения, по Вульфу— Брэггу, связывает угол падения с длиной волны и расстоянием между соседними параллельными отражающими плоскостями, при этом совершенно не учитывается расположение атомов в отражающей плоскости. [c.55]

Промежуточная по энергии между сильными (ионной, металлической и ковалентной) и слабой (ван-дер-ваальсовой) связь, называемая водородной, возникает между атомами Н, входящиМ И в ковалентные группировки типа NH или ОН, и электроотрицательными атомами N, О, F, С1, S, причем расстояния между атомом Н и соседними атомами чаще всего бывают неодинаковыми. Поэтому ее типичное изображение АН...В. При взаимодействии атома Н с атомами с большей электроотрицательностью часть электронного заряда Н передается соседям. По данным о дифракции рентгеновских лучей и нейтронов и некоторым другим оценкам, в группе АН атом Н частично ионизован, сохраняя лишь 0,5— [c.113]

Представления, составленные нами в результате наблюдений над макроскопическими явлениями, не применимы к явлениям внутриатомным, по самой своей природе не обладающим наглядностью механических моделей. Тем не менее представления об электронных орбитах внутри атома можно сохранить, правда, лишь в грубом приближении. В ряде случаев они приводят даже к довольно верным результатам, которые затем для полного согласования с опытом требуют незначительных поправок. Аналогией здесь является взаимоотношение теорий света Френеля и Максвелла. Электромагнитная теория Максвелла показывает, что свет не представляет собою упругих колебаний в эфире, как это полагала теория Френеля, однако при рассмотрении простейших случаев интерференции и дифракции простая упругостная теория Френеля может быть сохранена, как известное приближение, правильное в некоторой ограниченной области. [c.59]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...