X射线衍射现象的发现

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精选答案

X射线衍射现象是德国物理学家劳厄发现的，1914 年他因此获得了诺贝尔物理学奖。

劳厄把晶体当作一个三维光栅，让一束 X 射线穿过，由于空间光栅的间距与 X 射线波长的估计值在数量级上近似，可期望观察到衍射谱。并成功地观察到 X 射线透过硫酸铜后的衍射斑点。

劳厄发现 X 射线衍射有两个重大意义。一方面是它表明了 X 射线是一种波，对 X 射线的认识迈出了关键的一步，这样科学家就可以确定它们的波长，并制作仪器对不同的波长加以分辨 ；另一方面是它第一次对晶体的空间点阵假说作出了实验验证，使晶体物理学发生了质的飞跃。一旦获得了波长一定的光束，研究人员就能利用X射线来研究晶体光栅的空间排列，X 射线晶体学成为在原子水平研究三维物质结构的重要条件。

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1912年，劳厄等人根据理论预见，证实了晶体材料中相距几十到几百皮米（pm）的原子是周期性排列的；这个周期排列的原子结构可以成为X射线衍射的“衍射光栅”；X射线具有波动特性，是波长为几十到几百皮米的电磁波，并具有衍射的能力。这一实验成为X射线衍射学的第一个里程碑。

当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。这就是X射线衍射的基本原理。