Рентген сәулелерінің дифракциясы

Рентген сә улесі ашылғ аннан (1895) кейін кө п кешікпей ол кө рінетін жарық пен салыстырғ анда толқ ын ұ зындығ ы едә уір кіші электромагниттік толқ ын деген жорамал жасалды. Бұ л жорамал Лауэ рентген сә улесінің дифракциясын дифракциялық тор ретінде кристалдардың табиғ и кең істіктік торын пайдаланып бақ ылауғ а болады деген идеясын ұ сынғ ан 1912 ж. дейін расталмағ ан кү йінде қ алып келеді. Кристалдағ ы атомдар мен молекулалар дұ рыс ү ш ө лшемді тор қ ұ растырып орналасады, жә не осындай торлардың периодтары рентген сә улесінің толқ ын ұ зындығ ымен шамалас болады. Егер осы кристалғ а рентген сә улесінің шоғ ы тү сірілсе, онда кристалдық торды қ ұ райтын ә рбір атом немесе атомдар тобы рентгендік толқ ындардың шашырататын болады. Шашырағ ан толқ ындар когерентті, ө йткені бұ лардың бә рі тү сетін бір толқ ынмен қ оздырылады. Осы толқ ындар ө зара интерференцияланып белгілі бағ ыттар бойынша максимумдарды береді. Фотопластинкадағ ы дифракциялық максимумдардың орындары жә не салыстырмалы интенсивтігі бойынша кристалдық тордағ ы шашыратушы центрлердің орналасуы жә не осы центрлердің табиғ аты жайында қ орытынды жасауғ а болды. Рентген сә улесінің дифракция қ ұ былысы осы сә уленің толқ ындық табиғ атының тікелей дә лелденуі болды, сонымен қ атар кристалдық торлардың қ ұ рылысын зерттеу негізіне айналды.

Берілген толқ ын ұ зындығ ы ү шін кристалдық тордан дифракциялану кезінде максимум алынатын бағ ытты есептеуді Лауэ формулалары негізіндде ғ ана емес, басқ а қ арапайым тә сілмен де жү ргізуге болады. Бұ л ә діс кристалдық тордың тү йіндерінде орналасқ ан бө лшектерден дифракцияланғ ан толқ ындардың интерференциясын қ арастыруғ а негізделген. Тордың тү йіндері арқ ылы бірдей қ ашық тық тарда орналасқ ан атомдық қ абаттар деп аталатын параллель жазық тық тар қ атарын жү ргізуге болады. Монохромат рентген сә улелерінің жің ішке шоғ ы кристалғ а, оның атомдық жазық тық тарымен сырғ у бұ рышын жасап тү сетін болсын (1-сурет). Кө ршілес екі атомдық жазық тық тардан айналық шағ ылғ ан толқ ындар (1¢ жә не 2¢ сә улелері) когерентті болатындық тан, бұ лар ө зара интерференцияланады. Кристалдың торы шағ ылдырушы дифракциялық тор ролін атқ арады. Егер кө рші екі атомдық жазық тық тың ара қ ашық тығ ы болса, онда 1¢ жә не 2¢ толқ ындадың жол айырымы болады (рентген сә улелері ү шін барлық орталардың сыну кө рсеткіші 1-ге жуық). жол айы рымы толқ ын ұ зындығ ына еселі болатын бағ ыттарда осы толқ ындар бірін-бірі кү шейтеді. Сондық тан Фраунгофер максимумдары пайда болатын бағ ыттар ү шін шартты былай жазуғ а болады:

(1)

Шындығ ында рентген сә улелері кристалдағ ы кө птеген атомдық жазық тық тардан шағ ылады, яғ ни ө зара екі шоқ емес, шоқ тардың кө п саны интерференцияланады. Осының нә тижесінде (кө п жарық шоқ тарының интерференциялану жағ дайы сияқ ты) максимумдар айқ ынырақ бола тү седі. Брегг-Вульф шартын қ орытып шығ арғ анда кристалдың табиғ и шоқ тарына параллель атомдық жазық тық тардан шағ ылғ ан рентген сә улелері қ арастырылды. Ә рине дә л осылайша рентген сә улелерінің атомдық жазық тық тардың басқ а жү йелерінен, мысалы, кристалдың элементар кубтарының диогональдары арқ ылы жү ргізілген жазық тық тардан шағ ылуын да қ арастыруғ а болады. Жалпы кристалда ә ртү рлі бағ ыттарда атомдық жазық тық тардың кө птеген жү йелерін жү ргізуге болады (1-сурет). Жазық тық тар жү йесінің ә рқ айсысы егер (1) шарты орындалатын болса, дифракциялық максимумды бере алады. Бірақ бұ лардың ә рқ айсысы ү шін ә ртү рлі болады. Ескеретін нә рсе Лауэ формулалары бойынша жә не Брэгг-Вульф формуласы бойынша есептеу бірдей нә тиже береді. Бірақ Брэгг-Вульф ә дісінің ө зінше маң ызы зор, ө йткені бұ л ә діс рентген сә улелерінің спектроскопиясы (рентген сә улелерінің спектрлік қ ұ рамын зерттеу) жә не рентгенқ ұ рылымдық талдау (кристалдардың қ ұ рылымын зерттеу) негізі болып табылады.