近代物理实验劳厄照相实验报告

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1、劳厄照相法预习报告目录一、背景知识；二、实验目的；三、实验原理；四、实验装置；五、实验内容；六、实验结果记录。一、背景知识劳厄照相法是采用连续X射线照射到固定的单晶试样上而产生衍射，再用照相底片记录衍射花样的一种实验方法。最早，劳厄把一个垂直于晶轴切割的平行晶片放在X射线源和照相底片之间，结果在照相底片上显示出了有规则的斑点群。后来，科学界称其为“劳厄图样”点群，并且劳厄提出了X射线在晶体中产生衍射的理论。劳厄照相法主要用于测定单晶体的取向、晶体的对称性、单晶体的完整性等，也用于压电晶体、金刚石及其他宝石和单晶体的定向、切割、安置等。二、实验目的（一）利用劳厄照

2、相法确定晶体的取向；（二）掌握晶体的结构；（三）了解X射线的性质及其衍射的原理；（四）掌握晶体的投影方法。三、实验原理（一）X射线衍射：<1>布拉格衍射：晶格对电磁波的衍射，可以看作多个晶面对电磁波的反射的相干叠加。通常有两种不同方式考虑这种相干叠加，一种方式是固定晶面（例如只考虑简单晶面），考虑反射时可以以不同角度入射，而不同晶面间的反射如果正好相差波长整倍数时相干加强；另一种方式是只考虑与入射方向垂直的晶面，如果这样的晶面间距为半波长的整数倍则相干加强。两种方式得到的相干加强条件等价，称为布拉格条件。<2>厄瓦尔德图解：当一束X射线以一定的方向投射到晶体上时

3、，可能会有若干个晶面族满足衍射条件，并在若干个方向上产生衍射线，即在公共边上形成若干个矢量三角形。在倒易点阵中，如设想的方向的末端为倒易点阵的原点，以为半径做一反射球，凡是与反射球的球面相交的倒易点阵，都能满足衍射条件而产生反射，反射线的方向从反射球球心只想位于球面上的倒易点阵。厄瓦尔图解法可以同时表达出产生衍射的条件和衍射线的方向。<3>劳厄斑点：当X射线连续从一定方向辐射到固体的单晶体上时，与晶体中的各晶面族形成一定的入射角。当X射线的波长、入射角与晶面间距满足布拉格反射条件时，就可能产生衍射线，这些衍射线使底片感光，形成一系列的衍射斑点。这些衍射斑点即成为

4、劳厄斑。为了解释劳厄斑的成因，以入射X射线的波长的倒数为半径作一反射球。当倒易点阵的节点正好位于反射球的球面上时，此倒易结点所对应的晶面即有反射线产生，反射线的方向从反射球的球心指向位于反射球球面上的倒易结点，则此反射线在底片上形成衍射斑点。（二）劳厄照相法：劳厄照相法根据底片、试样和X射线源之间的相对关系分为“透射劳厄法”和“背反射劳厄法”。这里主要介绍透射劳厄法，首先看一下透射劳厄斑的分布：在晶体中，凡与某一晶向平行的所有晶面的集合成为晶带，该景象为晶带轴。同一晶带的晶面族的反射线都位于以晶带轴为轴的圆锥面上，入射线也位于圆锥面上。当衍射线圆锥与垂直于入射线

5、的底片相交时，其焦点的轨迹形成一个断续的椭圆而不是圆，如图所示。从椭圆的大小可推知晶带轴与入射线的夹角。四、实验装置本实验的主要装置有：X射线晶体分析仪、劳厄相机及计算测量用的投影尺、乌氏网和立方晶体系的各种极射赤面标准投影图。X射线仪主要由X射线管、高压发生器及电器控制三部分组成；测量用的投影尺分为透射投影尺和背反射投影尺两种；劳厄相机分为平面型和圆筒型相机两种；乌氏网和各种极射赤面标准投影图用于标注劳厄斑点的衍射指数和确定晶体的主晶轴相对于参考坐标系的取向。（1）晶体球面投影图：设想将一个很小的晶体放在一个大圆球的球心上，这个大圆球成为参考球（投影球），晶体

6、的尺寸与参考球相比可以忽略，因而可认为晶体中的每一个晶面都通过参考球的球心。作个镜面的法线，则法线与参考球球面相交的交点称为极点，这种把晶体的晶面之间的几何关系投影到参考球面上的方法称为晶体的球面投影。（2）极射赤面投影是将球面投影在投影到赤道平面上的一种投影方法。选取过参考球心的一个平面作为投影平面，此平面与参考球橡胶的郊县为一个圆，称为基圆，过原点与基圆平面垂直的参考球的直径的两个断电称为视点（上视点、下视点）。晶体中某已经面的法线的极点与视点相连的直线与基圆平面相交的交点称为极射赤面投影。以参考球的过球心的一个平面为投影平面，做过球心且与投影平面垂直的一条

7、直径，直径的两个端点N、S的连线为NS轴，则参考球通过球心的球面大圆与不通过球心的球面小圆的的极射赤面投影。（3）极氏网：利用极式网，可以直接测定位于同一经线上的极点间的夹角。（4）标准投影图：晶体的极射赤面标准投影图，是以晶体的低指数的晶面作为投影平面，而盖面的发现与参考球的交点的极射赤面投影为基圆的圆心。晶体中的其他晶面的极点，用极射赤面投影的方法投影到所选的投影面上，这样构成的极奢侈面投影图称为晶体的标准投影图，并一所取得投影平面的指数作为标准投影图的名称。测定晶体取向是，使用激射吃面标准投影图。在激射吃面标准投影图中表明了晶体中各晶面的相对取向及其对称关

8、系，确定各晶面的指数。五