Ano ang isang X-ray pagdidiprakt?

Ang artikulong ito ay naglalarawan ng ganoong bagay tulad ng X-ray pagdidiprakt. Ito ay nagpapaliwanag kung ang pisikal na batayan ng mga ito kababalaghan at application nito.

Pagpapaunlad ng teknolohiya ng mga bagong materyales

Innovation, Nanotechnology - isang trend ng modernong mundo. News puno ng mga ulat tungkol sa rebolusyonaryo bagong materyales. Ngunit ilang mga tao mapagtanto kung ano ang isang malaking research patakaran ng pamahalaan siyentipiko na kailangan upang lumikha ng hindi bababa sa isang maliit na pagpapabuti sa mga umiiral na teknolohiya. Isa sa mga pangunahing phenomena na matulungan ang mga tao sa loob nito, - X-ray pagdidiprakt.

electromagnetic radiation

Upang magsimula, dapat itong nilinaw na ang naturang electromagnetic radiation. Ang anumang paglipat ng sisingilin katawan ay lumilikha ng sa paligid ng kanyang sarili ng isang electromagnetic field. Ang mga patlang na lumaganap sa buong paligid, kahit na ang vacuum ng malalim na espasyo ay hindi libre mula sa kanila. Kung sa naturang field, pana-panahon na abala na may kakayahang propagating sa espasyo, sila ay tinatawag na electromagnetic radiation. Ginagamit upang ilarawan ang mga konseptong tulad ng wavelength, dalas at lakas nito. Ano ang enerhiya intuitively malinaw, at ang wavelength - distansya sa pagitan ng mga magkakahawig na mga phase (hal, sa pagitan ng dalawang katabing peak). Ang mas mataas na wavelength (at samakatuwid frequency), mas mababa ang enerhiya. Pagpapabalik, ang mga konseptong kailangan upang ilarawan kung ano ang X-ray pagdidiprakt sa madaling sabi at malinaw.

electromagnetic spectrum

Ang lahat ng iba't-ibang mga electromagnetic ray umaangkop sa isang espesyal na scale. Depende sa haba ng daluyong, makilala (mula sa pinakamahabang sa pinakamaikling):

• radio waves;
• terahertz alon;
• infrared waves;
• nakikitang wavelength;
• ultraviolet wavelength;
• X-ray wavelength;
• gamma radiation.

Kaya, kami ay interesado sa radiation ay may isang napakaliit na wavelength at pinakamataas na enerhiya (kaya kung minsan ito ay tinatawag na hard). Kaya, hindi natin nararating ang paglalarawan ng kung ano ang X-ray pagdidiprakt.

Ang pinagmulan ng mga X-ray

Ang mas mataas na radiation enerhiya, ang mahirap ito ay upang makakuha ng ito artipisyal. Pagkalat ng apoy, ang tao na natatanggap ng isang pulutong ng infrared radiation, sapagkat ito ay ito naglilipat ng init. Ngunit iyon nagkaroon ng isang X-ray pagdidiprakt sa spatial istraktura, ito ay kinakailangan ng isang pulutong ng mga hirap sa trabaho. Kaya, sa ganitong uri ng electromagnetic radiation ay inilabas, kung ang patumbahin ang isang elektron mula sa shell ng isang atom, na kung saan ay malapit sa core. Electron ay matatagpuan sa itaas, humingi ng upang punan ang butas, ang kanilang mga transition at magbigay ng X-ray photons. Gayundin sa ilalim ng mabigat pagpepreno ng sisingilin particle pagkakaroon ng isang timbang (hal, mga electron) na ginawa ng mga mataas na enerhiya ray. Kaya, ang X-ray pagdidiprakt sa kristal sala-sala ay sinamahan ng ang paggasta ng isang malaking sapat na dami ng enerhiya.

Sa isang pang-industriya scale, ito radiation ay ang mga sumusunod:

1. katod emits electron na may mataas na enerhiya.
2. Electronic mukha ng anod materyal.
3. Electron kapansin-pansing slows down (ito emits x-ray).
4. Sa isa pang kaso, ang mga elektron ay kumatok retarding ang maliit na butil na may isang mababang orbit ng atom sa mga negatibong elektrod materyal, na kung saan din ay bumubuo ng X-ray.

Ito rin ay kinakailangan upang maunawaan na, tulad ng anumang iba pang electromagnetic radiation sa X-ray ay may sarili nitong hanay. Napupunta ito radiation ay ginagamit malawak na sapat. Alam ng lahat na ang isang sirang buto o pagbubuo nito sa baga ay naghahanap para sa tulong ng X-ray.

Crystal istraktura

Ngayon kami ay may dumating malapit sa kung ano ay isang paraan ng X-ray pagdidiprakt. Upang gawin ito, ipaliwanag ang mga istraktura ng solid. Sa science, isang solidong katawan ay tinatawag na isang sangkap sa isang mala-kristal estado. Kahoy, clay o glass solid, ngunit kakulangan nila ang pangunahing bagay: isang pana-panahong mga istraktura. Ngunit crystals ay may ito kamangha-manghang mga ari-arian. Ang mismong pangalan ng mga ito kababalaghan ay naglalaman ng kakanyahan nito. Una kailangan mong maunawaan na sa kristal atoms ay naayos na matatag. Makipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito ay may isang tiyak na antas ng pagkalastiko, ngunit ang mga ito ay masyadong malakas, kaya na ang mga atoms ay maaaring lumipat sa loob ng sala-sala. Ang nasabing episode ay posible, ngunit may isang napaka-malakas na panlabas na epekto. Halimbawa, kung ang metal kristal sa liko, ay nabuo sa point defects ng mga iba't ibang mga uri: sa ilang mga lugar atom-iiwan sa kanyang upuan, na bumubuo ng posisyon, sa isa - ito ay inilipat sa maling posisyon, bumubuo ng isang depekto pagpapakilala. Sa fold crystal loses kanyang slim kristal istraktura, ito ay lubos na may sira, maluwag. Samakatuwid, ang clip, na kung saan isang beses unbent, ito ay mas mahusay na hindi gamitin, dahil ang metal nawala ang kanilang mga katangian.

Kung ang mga atoms ay rigidly naayos, hindi sila maaaring nakaposisyon kamag-anak sa bawat isa nang random tulad ng sa mga likido. Dapat silang ayusin ang kanilang mga sarili sa gayon ay upang i-minimize ang enerhiya ng kanilang mga pakikipag-ugnayan. Kaya, ang mga atoms ay nakaayos sa isang sala-sala. Sa bawat isa sa array ipakita ang isang minimum na hanay ng mga atoms isagawa sa isang espesyal na paraan sa espasyo, - isang yunit ng cell ng kristal. Kung ang lahat ng ito broadcast, iyon ay, upang pagsamahin ang mga gilid sa bawat isa sa pamamagitan ng paggalaw sa anumang direksyon, makuha namin ang buong kristal. Gayunman, ito ay nagkakahalaga ng pagtanda na ito ay - isang modelo. Ang anumang tunay na kristal ay may depekto, at ganap na tumpak na pagsasalin ay halos imposible upang makamit. Modernong elemento silikon memory ay malapit sa ideal na kristal. Gayunman, ang kanilang produksyon ay nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya at iba pang mga mapagkukunan. Sa laboratoryo, siyentipiko ay nakatuon istruktura ng mga iba't ibang mga uri, ngunit bilang isang patakaran, ang gastos ng paglikha ng mga ito ay masyadong malaki. Ngunit sabihin ipinapalagay na ang lahat ng mga crystals ay ideal: sa anumang direksyon sa parehong mga atom ay matatagpuan sa parehong distansya mula sa isa't isa. Tulad ng isang istraktura ay tinatawag na isang sala-sala.

Pagsisiyasat ng mga istruktura ng mga crystals

Ito ay dahil sa katotohanang ito ay maaaring maging X-ray pagdidiprakt sa crystals. Ang pana-panahong mga istruktura ng mga crystals ay lumilikha sa kanila ang ilan sa ang eroplano kung saan higit pang mga atoms kaysa sa iba pang mga direksyon. Kung minsan ang mga ito ay ibinigay lattice eroplanong simetrya, paminsan-minsan - ang magkaparehong pag-aayos ng mga atoms. Ang bawat eroplano ay itinalaga sa pagtatalaga. Ang distansya sa pagitan ng mga eroplano ay napakaliit: sa pagkakasunud-sunod ng ilang angstroms (recall angstroms - ay 10 ^-10 m o 0.1 nanometer).

Gayunpaman, ang mga eroplano sa isang direksyon sa anumang tunay na kristal, kahit na isang napakaliit na lot. X-ray pagdidiprakt bilang paraan ay gumagamit ng katotohanang ito: ang lahat ng mga waves na binago ang direksyon ng eroplano sa isang direksyon, ay summed up, na nagbibigay ng output signal ay malinaw sapat. Kaya siyentipiko ay maaaring malaman kung ano ang lugar ay matatagpuan sa loob ng kristal na mga eroplano, at ay hinuhusgahan sa panloob na istraktura ng kristal na istraktura. Gayunpaman, tanging ang data ay hindi sapat. Bilang karagdagan sa mga anggulo ng pagkahilig, kailangan mong malaman ang distansya sa pagitan ng mga eroplano. Nang walang ito, maaari kang makakuha ng libu-libong mga iba't-ibang modelo ng istraktura, ngunit hindi alam ang eksaktong sagot. Sa kung paano siyentipiko malaman ang tungkol sa distansya sa pagitan ng mga eroplano ay tinalakay sa ibaba.

pagdidiprakt phenomenon

Nakapagpadala na kami nabigyan ng pisikal na batayan ng kung ano ang X-ray pagdidiprakt sa spatial lattice ng mga kristal. Gayunpaman, hindi pa namin ipinaliwanag ang kakanyahan ng mga palatandaan ng pagdidiprakt. Kaya, pagdidiprakt - isang baluktot ng waves (kabilang ang electromagnetic) obstacle. pangkaraniwang bagay na ito ay tila na maging isang paglabag sa mga batas ng linear optika, ngunit ito ay hindi. Ito ay may malapit na konektado sa mga panghihimasok at ang mga ari-arian wave, tulad ng photons. Kung ang liwanag na landas ay nagkakahalaga ng isang balakid, dahil sa pagdidiprakt ng photons maaaring "makita" sa paligid ng sulok. Gaano kalayo upang lumihis mula sa direksyon ng liwanag pagpapalaganap straight ay depende sa laki ng mga obstructions. Ang mas maliit na mga balakid, ang mas maliit ay dapat na ang haba ng electromagnetic wave. Iyon ay kung bakit ang X-ray pagdidiprakt sa iisang crystals sa pamamagitan ng paggamit tulad maikling wavelength: distansya sa pagitan ng mga eroplano ay napakaliit, optical photons ay hindi lang "makuha sa pamamagitan ng" sa pagitan ng mga ito, at tanging masasalamin mula sa ibabaw.

Tulad ng isang haka ay totoo, ngunit ito ay itinuturing na masyadong masikip sa modernong science. Upang mapalawak ang kahulugan nito, pati na rin sa pangkalahatang kaalaman ng kasalukuyang mga pamamaraan manifestations pagdidiprakt waves.

1. Mga pagbabago sa spatial wave istraktura. Halimbawa, ang angulo ng alon paglawak ng beam spread o paglihis ng wave bilang ng mga waves sa ilang mga ginustong direksyon. Ito ay sa ito klase ng mga phenomena na may kaugnayan baluktot ng mga waves ng mga obstacles.
2. Expansion waves sa spectrum.
3. Ang pagbabago ng polariseysyon ng waves.
4. Conversion wave phase istraktura.

Ang mga palatandaan ng pagdidiprakt, kasama ang pagkagambala na responsable para sa ang katunayan na ang direksyon ng liwanag beam sa isang makipot na agwat sa likod nito nakikita natin hindi isa, ngunit ilang light highs. Ang higit na malayo ang pinaka-out ng gitna ng ang puwang, mas mataas ang order. Gayundin, kapag ang tamang pagbabalangkas eksperimento anino ng maginoo sewing karayom (natural manipis) ay nahahati sa ilang mga band, kung saan ang karayom eksakto sinusunod maximum na liwanag, hindi ang minimum.

formula Bragg

Nakapagpadala na kami ng nabanggit na ang pangwakas na signal ay idinagdag mula sa lahat ng x-ray photons na masasalamin mula sa mga eroplano na may parehong slope sa loob ng kristal. Ngunit tiyak kinakalkula istraktura ay nagbibigay-daan sa isa pang mahalagang ratio. Kung wala ito ay walang kasaysayan X-ray pagdidiprakt. Bragg formula ay mukhang ganito: 2dsinƟ = nλ. Dito, d - ang distansya sa pagitan ng mga eroplano na may parehong anggulo ng pagkahilig, θ - slip anggulo (Bragg anggulo), o mga anggulo ng pagkahulog sa eroplano, n - ang pagkakasunod-sunod ng pagdidiprakt peak, λ - wavelength. Dahil ito ay kilala nang eksakto kung paano ang mga X-ray spectrum na ginagamit para sa data acquisition at ang anggulo kung saan ang ilaw ay bumaba ay, ang formula na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang makalkula ang halaga ng d. Bahagyang itaas sinabi namin na hindi kabilang ang impormasyong tumpak na makuha ang istraktura ng matter ay imposible.

Modern paggamit ng X-ray pagdidiprakt

Bumabangon ang tanong: sa kung ano ang mga kaso na kailangan analysis na ito, siyentipiko ay hindi talagang ginalugad ang lahat ng mundo istraktura, at marahil lalung-lalo na ang produksyon ng mga bagong sangkap walang sangkot na mga tao, kung ano ang uri ng mga resulta sila ay? Apat tugon.

1. Oo, alam namin ang aming mga planeta ay mabuti sapat. Subalit ang bawat taon may mga bagong mineral. Minsan sila kahit iminumungkahi ang istraktura ay hindi gagana nang walang X-ray.
2. Maraming mga siyentipiko ay sinusubukan upang mapabuti ang mga katangian ng mga umiiral na mga materyales. Ang mga sangkap ay subjected sa iba't ibang uri ng paggamot (presyon, temperatura, lasers at iba pa. D.). Minsan sa kanilang istraktura upang magdagdag o mag-alis ng mga elemento mula sa mga ito. Intindihin kung ano panloob Muling pagbubuo sabay na naganap, kalooban X-ray pagdidiprakt sa crystals.
3. Para sa ilang mga application (hal para sa laser aktibong media, memory card, optical elemento ng system sa observation) crystals Dapat na tumpak na tumalima. Samakatuwid, ang kanilang mga istraktura ay sinubukan gamit ang pamamaraang ito.
4. X-ray pagdidiprakt - ito ay ang tanging paraan upang malaman kung gaano karaming at kung ano ang nangyari sa synthesis phase in multicomponent sistema. Mga halimbawa ng naturang mga sistema ay maaaring magsilbi bilang mga elemento ng isang modernong ceramic teknolohiya. Ang pagkakaroon ng hindi kanais-nais phase ay maaaring mangailangan ng seryosong kahihinatnan.

gawain space

Maraming mga tao ay humingi: "Bakit kami ay may isang malaking observatory na nag-oorbit sa Earth, bakit kailangan namin ang mga tulisang-dagat, kung ang sangkatauhan pa rin ay hindi malutas ang problema ng kahirapan at digmaan?"

Ang bawat tao'y maaaring mahanap ang kanilang mga argumento "para sa" at "laban", ngunit ito ay malinaw na ang sangkatauhan ay dapat na isang panaginip.

Samakatuwid, tumitingin sa mga bituin, kami ay maaari na ngayong sabihin na may katiyakan na alam namin tungkol sa mga ito higit pa at higit pa araw-araw.

X-ray ng mga proseso na nagaganap sa espasyo, hindi maabot ang ibabaw ng ating planeta, sila ay hinihigop ng atmospera. Ngunit ito bahagi ng electromagnetic spectrum ay may isang pulutong ng mga data sa mataas na enerhiya na phenomena. Samakatuwid, mga tool, pag-aaral x-ray, ay dapat na ilagay na lampas Earth orbit. Ang mga umiiral na istasyon ay kasalukuyang pag-aaral ng mga sumusunod na mga item:

• mga labi ng supernova pagsabog;
• ang mga sentro ng kalawakan;
• bituing neutron;
• black hole;
• banggaan ng napakalaking bagay (mga galaxy, mga pangkat ng mga kalawakan).

Nakakagulat, para sa iba't ibang proyekto ng access sa mga istasyon ay magagamit sa mga mag-aaral at kahit schoolchildren. Sila ay pinag-aaralan na nagmumula sa malalim na espasyo ng x-ray beam: pagdidiprakt, interference, spectrum maging ang paksa ng kanilang mga interes. At ang ilan napakabata mga gumagamit ng space-based obserbatoryong gumawa ng mga pagtuklas. Ang maselan reader ay maaaring, siyempre, magtaltalan na sila ay may isang bagay na lang ay time na mga imahe sa mataas na resolution upang isaalang-alang at mapansin banayad na mga detalye. At syempre, ang kahalagahan ng pagtuklas, bilang isang panuntunan, lamang na maunawaan ang malubhang astronomer. Ngunit naturang mga kaso ay kagila mga kabataan upang matiyak na italaga ang kanilang buhay sa puwang paggalugad. At ang layuning ito ay nagkakahalaga upang sundan.

Kaya, upang makamit Vilgelma Konrada Röntgen natuklasan access sa mga stellar na kaalaman at mga pagkakataon upang lupigin iba pang mga planeta.