X射线的性质和衍射规律

X射线的基本性质
X射线的波、粒二相性
• X射线与物质作用时，可使气体电离、产生磷 光和荧光、不相干散射、光电吸收以及具有一 定的能量和动量等特征，表现其粒子性。
• X射线与物质作用时，其衍射、偏振、相干散 射、以光速传播和具有一定波长及频率，这表 现了其波动性。
X射线是不连续的粒子性和连续的波动性 的矛盾统一体，X射线的波长色散与能量 色散就是分别建立在波动性和粒子性基 础上的。
生物效应
X射线照射到生物机体时，可使生物细胞 受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体 发生不同程度的生理、病理和生化等 方面的改变。不同的生物细胞，对X射 线有不同的敏感度，受到的损伤程度 也就有差异。利用这种性质可用X射线 杀死某些敏感性很强、分裂旺盛的癌 细胞等，以达到治疗的目的。
穿透作用
X射线对各种物质都有一定程度的穿透作 用。研究表明，物质对X射线的吸收程 度与X射线的波长有关，也与物质的原 子序数或密度有关。X射线波长越短， 物质对它的吸收越小，它的贯穿本领 就越大。
波长越短的射线，掠射角Ɵ越小。改变Ɵ 角，就可以使不同波长的X射线在不同的 方向上得到加强并射向胶片。当晶体往 复转动时，反射X射线束就在胶片上从一 端到另一端反复感光，取下胶片冲洗后 就可获得X射线谱。利用该摄谱仪还可获 得单色的X射线。
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汇报结束
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图中黑点表示晶体中的微粒，它们按等间距d整 齐的排列着。X射线以Ɵ角掠射到晶体的某一晶 面族上时，由于X射线能穿过许多微粒层，并在 每一层发生散射，虽然散射线强度很弱，但当
这些散射线满足相干条件时，将互相加强而形 成干涉图样。
由图可见，上下两层微粒发出的反射线1和2 的光程差是：
① AB+CB=2AB=2dsinƟ
因此反射线相干加强的条件是：
② k=1,2,3,……
2dsinƟ=k ƛ
由上述可知，用结构已知的晶体作为光栅，d 是已知的，利用式②可以计算出入射X射线 的波长ƛ。
利用X射线晶体衍射的基本原理，布 拉格父子设计了既能观察X线衍射， 又可摄取X射线谱的实验装置，即X 射线摄谱仪。
X射线束通过两个铅屏上的狭缝射到晶体光 栅上，转动晶体，当入射X射线的方向相对 于晶体为某一角度时，入射X射线中某一波 长刚好满足式②，这时，将有一束反射X线 从晶体射到放置在其附近的圆弧胶片上。
X射线除波、粒二相性外，还具有以下性质：
传播与折射 具有衍射现象 电离作用 荧光作用 光化学作用 生物效应 穿透作用
电离作用
物质受X射线照射时，可使核外电子脱离 原子轨道产生电离。利用电离电荷的 多少可测定X射线的照射量，根据这个 原理制成了X射线测量仪器。在电离作 用下，气体能够导电；某些物质可以 发生化学反应；在有机体内可以诱发 各种生物效应。
同步辐射产生的X射线的特性：
① 能获得单色的X射线，且波长连续可调，从 几微米到几百皮米。
② 是完全的线偏振光，可研究生物分子的旋 光性。
③ 有很好的准直性，即同步辐射X射线的张角 比较小。
④ 有强的辐射频率，普通X射线管输出的功率 最大约10瓦，同步辐射X射线功率可达几万 瓦。
X射线的衍射
威廉·亨利·布拉格 （1862——1942）
威廉·亨利·布拉格与其子 威廉·劳伦斯·布拉格通过 对X射线谱的研究，提出 晶体衍射理论，建立了 布拉格公式（布拉格定 律），并改进了X射线分 光计。
（c）准晶体衍射谱
当X射线照射晶体时，组成晶体的每一个微粒， 都相当于发射子波的中心，并向各个方向发出 子波，称为散射。经晶体的微粒散射的X射线 会叠加干涉而使某些方向的光束加强，形成衍 射束。
X射线的性质和衍射规律
பைடு நூலகம்
1895年伦琴在研究稀薄 气体放电时发现了X 射线。由于X射线的 发现，唤醒了沉睡的 物理界，它像一声春 雷，引发了一系列重 大发现，把人们的注 意力引向更深入、更 广阔的天地，从而揭 开了现代物理学革命
X射线在电磁波谱中的相对位置
X射线的本质
1912年，劳厄用晶体衍射实验，证明X射线 是一种波长较短的电磁波。 X射线与可见光一样同属电磁波，但其波长 比可见光的波长（380~780nm）要短的多， 由上图可知，X射线的波长习惯上是指 0.01~10nm范围内的电磁波。
荧光作用
X射线波长很短不可见，但它照射到某些 化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、 钨酸钙等能使它们的原子或分子处于 激发态，当它们回到基态时发出荧光。
这种作用是X射线应用于透视的基础，利 用这种荧光作用可制成荧光屏，用作 透视时观察X射线通过人体组织的影像。
光化学作用
X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片 感光的强弱与X射线量成正比，当X射 线通过人体时，因人体各组织的密度 不同，对X射线量的吸收不同，胶片上 所获得的感光度不同，从而获得X射线 的影像。