Дифракція рентгенівського випромінювання

Рентгенівським випромінюванням є електромагнітні хвилі, довжина яких лежить в інтервалі . Залежно від умов отримання рентгенівське випромінювання утворює суцільний або лінійчастий (характеристичний) спектр.

Для спостереження дифракції на гратці необхідно, щоб її період d був того самого порядку, що і довжина хвилі падаючого випромінювання. Для рентгенівських променів ідеальними природними дифракційними гратками є монокристали, в яких атоми та іони розміщені на відстані порядку . Кристалографічні дослід­ження показали, що у будь-якому кристалі можна виявити певні площини, де атоми або іони, які утворюють його кристалічну ґратку, розміщені найбільш густо. Такі площини відбиватимуть монохроматичне рентгенівське випромінювання, яке може інтерферувати від різних площин.

На рис. 236 зображено сусідні площини кристала і . Абсолютний показник заломлення всіх середовищ для рентгенівських променів близький до одиниці. Тому оптична різниця ходу між двома променями і , які відбиваються від площин і і, дорівнює

,

де d – відстань між площинами, а кут – кут між площиною та падаючими та відбитими променями або кут повзання. Якщо довжина хвилі рентгенівських променів , то інтерференційні максимуми у відбитих променях спостерігатимуться, коли

, .

Співвідношення 2dsin=mλ є формулою Вульфа-Брегга. Дифракція виникає не в довільному напрямку падіння монохроматичного випромінювання, тому для її спостереження треба повертати кристал так, щоб кут ковзання задовольняв умову . Якщо обертати кристал або проводити експеримент з полікристалічною системою, в якій окремі кристалики орієнтовані довільно, то можна отримати певну систему інтерференційних картин від усіх можливих типів атомних площин певного кристала.

13. Будова атомних оболонок. Механічні та магнітні моменти. Періодична таблиця елементів.

Електро́нна оболо́нка — група вироджених або близьких за енергією електронних орбіталей атома.

На кожній з оболонок може розташовуватися лише певне число електронів (див. принцип виключення Паулі).

При́нцип Па́улі (принцип заборони Паулі, принцип виключення Паулі) — квантово-механічний принцип, згідно з яким у багаточастинковій системі невзаємодіючих ферміонів ніякі дві частинки не можуть описуватися хвильовими функціями з однаковим набором усіх квантових чисел.

Розрізняють внутрішні й зовнішні (валентні) електронні оболонки.

Внутрішні оболонки відповідають за спектри рентгенівського випромінювання та спектри рентгенівського поглинання атомів. Зовнішні — за хімічні властивості атома.

Оболонки бувають заповненими, незаповненими та частково заповненими.

Основою класифікації електронних оболонок є енергетичний спектр атома водню. В атомі водню, якщо його розглядати, використовуючи нерелятивістську квантову механіку, енергія електронної орбіталі залежить тільки від головного квантового числа. s-, p-, d-орбіталі, що відповідають одному головному квантовому числу мають однакову енергію. При врахуванні релятивістських ефектів, однак, виродження частково знімається, тобто в спектрі з'являється тонка структура.

Електронні оболонки складніших атомів із більшим числом електронів будуються на основі класифікації атомних орбіталей. Проте, на відміну від атома водню, енергії s-, p-, d- та f-орбіталей мають різне значення. Це розщеплення зумовлене різними причинами: врахуванням релятивістських ефектів, зокрема, спін-орбітальною взаємодією, екрануванням ядра внутрішніми оболонками, надтонкою структурою. Тому кожна з електронних оболонок розпадається на підоболонки

Традиційно для важких елементів оболонку з найменшою енергією називають К-оболонкою, наступну за енергією оболонку — L-оболонкою, і так далі.