1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
仪器分析XRF
伦琴 —— X射线
• 1895年9月8日，伦琴正在做阴极射线实验。当他接通阴极射线管的电路 时，他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏（镀有一种荧光物质 氰亚铂酸钡）上开始发光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。他断 开阴极射线管的电流，荧光屏即停止发光。由于阴极射线管完全被覆盖 ，伦琴很快就认识到当电流接通时，一定有某种不可见的辐射线自阴极 发出。由于这种辐射线的神密性质，他称之为“X射线”
INFRARED
UV
GAMMA
VISIBLE
X-RAYS
The Electromagnetic Spectrum
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X射线性质
对大多数材料来说是无损的 (除了DNA)
对大数材料来说可以穿透1-50微米 穿透深度取决于X射线的能量 穿透深度取决于材料的性质 对样品的表面处理很敏感 每一个元素发射的X射线能量都是唯一的
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X射线荧光
IONIZATION
EMISSION 高能量的X射线光子照射到内层电 子… 使得该电子摆脱原子核的束缚，逃出 原子并处于“激发”态 外层电子填充了该电离电子的空穴， 并…将多余的能量以X射线光子形 式释放出来
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X射线是…
Electromagnetic Radiation
RADIO MICROWAVE
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普朗克 —— 量子理论
• 1918年诺贝尔物理学奖的获得者 • 普朗克的伟大成就，就是创立了量子理论 • 普朗克公式：
E ( KeV ) h
hc
12.4
( A)
1.24
(nm )
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X射线荧光: 两种方式-EDXRF和WDXRF
2018-2019年高中化学重庆高二水平会考全真试卷【5】含答案考点及解析
2018-2019年高中化学重庆高二水平会考全真试卷【5】含答案考点及解析班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.把等物质的量的Na 2SO 4、NaCl 、AgNO 3混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将 所得溶液用石墨电极进行电解，阳极生成的物质是( ) A ．H 2 B ．AgC ．Cl 2D ．O 2【答案】D【解析】将等物质的量的NaCl 和AgNO 3混合物放入水中，发生反应：NaCl ＋ AgNO 3=NaNO 3＋AgCl↓，所得溶液为NaNO 3和Na 2SO 4的混合液，用石墨电极 电解时，实质是电解水，阳极上生成的物质是O 2。
2.酶是蛋白质因而具有蛋白质的特性，酶能催化许多有机化学反应。
下图表示温度T(℃)与反应速度v 关系的各曲线，有酶参加的是( )。
【答案】B【解析】酶为催化剂，但达到一定温度时蛋白质会发生变性。
3.在绿色化学中，最理想的“原子经济”是原子利用率为100％。
下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是( )①取代反应 ②加成反应 ③酯化反应 ④化合反应 ⑤消去反应 A ．②⑤ B ．②④C ．③④D ．①②【答案】A 【解析】试题分析：取代反应的生成物不止一种。
酯化反应除了有酯生成外一定还有水生成。
消去反应除了有含不饱和键物质生成之外还有其它物质：如水,卤化氢分子生成，原子利用率都达不到100％。
加成反应和化合反应的生成物都是一种，所以符合“原子经济”的原则，故正确答案选A 。
考点：考查反应类型的特点和原子经济的相关性。
4.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为： CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) ΔH<0反应达到平衡后，为提高CO 的转化率，下列措施中正确的是( ) A ．增加压强 B ．降低温度C ．增大CO 的浓度D ．更换催化剂【答案】B 【解析】试题分析：提高CO 的转化率可以让平衡正向进行即可． A 、增加压强，该平衡会不会发生移动，故A 错误；B 、降低温度，化学平衡向着放热方向即正向进行，故B 正确；C 、增大CO 的浓度，化学平衡向着正方向进行，但是一氧化碳的转化率降低，故C 错误；D 、催化剂不会引起化学平衡的移动，故D 错误． 故选B ．考点：化学平衡的影响因素5.在1100℃，一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g)△H="a" kJ/mol （a >0），该温度下K = 0.263，下列有关该反应的说法正确的是（ ） A ．若生成1 mol Fe ，则吸收的热量小于a kJB ．若升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢，则化学平衡正向移动C ．若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态D ．达到化学平衡状态时，若c(CO)="0.100" mol/L ，则c(CO 2)="0.0263" mol/L 【答案】D 【解析】试题分析：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g) △H="a" kJ/mol （a >0），即该反应为吸热反应，所以若生成1 mol Fe ，则吸收的热量为a kJ ，故A 错误；若升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，知识正反应速率增大的程度大于逆反应速率，反应向正反应方向进行，所以B 错误；该反应从开始反应时起，容器的压强就一直保持不变，所以容器内压强不随时间变化，不能用来判断反应已经达到平衡状态，故C 错误；在该温度下K = 0.263，所以K=c(CO 2)/c(CO)=0.263，将c(CO)="0.100" mol/L 代入可以得到c(CO 2)="0.0263" mol/L ，故D 正确。
历届诺贝尔物理学奖
历届诺贝尔物理学奖伦琴(1845-1923)Willhelm Konrad Rotgen1901年诺贝尔物理学奖——X射线的发现1901年,首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴(Willhelm Konrad Rotgen,1845-1923),以表彰他在1895年发现的X射线.1895年,物理学已经有了相当的发展,它的几个主要部门-牛顿力学,热力学和分子运动论,电磁学和光学,都已经建立了完整的理论,在应用上也取得了巨大成果.这时物理学家普遍认为,物理学已经发展到顶了,以后的任务无非是在细节上作些补充和修正而已,没有太多的事情好做了.正是由于X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界.它像一声春雷,引发了一系列重大的发现,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的序幕.1902年诺贝尔物理学奖——塞曼效应的发现和研究塞曼(1865-1943)Pieter Zeeman洛伦兹(1853 -1928)Hendrik Antoon Lorentz1902年诺贝尔物理学奖授予荷兰莱顿大学的洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz,1853-1928)和荷兰阿姆斯特丹大学塞曼(Pieter Zeeman,1865-1943),以表彰他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊贡献.磁性对辐射现象的影响也叫塞曼效应,是塞曼在1896年发现的.它是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应.塞曼效应更进一步涉及了光的辐射机理,因此人们把它看成是继X射线之后物理学最重要的发现之一.洛伦兹是荷兰物理学家,他的主要贡献是创立了经典电子论,这一理论能解释物质中一系列的电磁现象,以及物质在电磁场中运动的一些效应.由于塞曼效应发现时及时地从洛伦兹理论得到了解释,由此所确定的电子荷质比与J.J.汤姆孙用阴极射线所得数量级相同,相互间得到验证,因此1902年洛伦兹与塞曼共享诺贝尔物理学奖.贝克勒尔(1852 -1908)Antoine Henri Becquerel塞曼也是荷兰人,1885年进入莱顿大学后,与洛伦兹多年共事,并当过洛伦兹的助教.塞曼对洛伦兹的电磁理论很熟悉,实验技术也很精湛,1892年曾因仔细测量克尔效应而获金质奖章,并于1893年获博士学位.他在研究辐射对光谱的影响时,得益于洛轮兹的指导和洛轮兹理论,从而作出了有重大意义的发现.居里夫妇(1867 - 1934)Marie Sklodowska1903年诺贝尔物理学奖——放射性的发现和研究1903年诺贝尔物理学奖一半授予法国物理学家亨利·贝克勒尔(Antoine Henri Becquerel,1852-1908),以表彰他发现了自发放射性;另一半授予法国物理学家皮埃尔.居里(Pierre Curie ,1859-1906)和玛丽.斯可罗夫斯卡.居里(Marie Sklodowska,1867-1934),以表彰他们对贝克勒尔发现的辐射现象所作的卓越贡献.亨利·贝克勒尔是法国科学院院士,擅长于荧光和磷光的研究.1895年底,伦琴将他的初步通信:《一种新射线》和一些X射线照片分别寄给各国著名的物理学家,其中包括法国的庞加莱(H.Poincare).庞加莱是著名的数学物理学家,法国科学院院士.1896年1月20日法国科学院开会,他带伦琴寄给他的论文,并展示给与会的科学家.这件事大大激励了亨利.贝克勒尔的兴趣.他问这种穿透射线是这样产生的庞加莱回答说,这一射线似乎是从阴极对面发荧光的那部分管壁上发出的.贝克勒尔推想,可见光的产生和不可见X射线的产生或许是出于同一机理.第二天他就开始实验荧光物质会不会产生X射线.然而,贝克勒尔最初的一些实验却是失败的.正在这个时候,庞加莱在法国一家科普杂志上发表了一篇介绍X射线的文章,文章有一次提到荧光物质是否会同时辐射可见光和X射线的问题.贝克勒尔读到后非常很受鼓舞,于是再次投入荧光和磷光的实验,终于找到了铀盐有这种效应,他用厚黑纸包了一张感光底片,纸非常厚,即使放在太阳下晒一整天也不至于使底片变翳.他在黑纸上面放一层铀盐,然后拿到太阳下晒几个小时,显影之后,他在底片上看到了磷光物质的黑影.然后他又在磷光物质和黑纸之间夹一层玻璃,也作出同样的实验,证明这一效应不是由于太阳光线的热使磷光物质发出某种蒸气而产生化学作用所致.于是得出结论:铀盐在强光照射下不但会发可见光,还会发穿透力很强的X射线.贝克勒尔这一结论并不正确,一次偶然的机遇使他作出了真正的发现.瑞利(1842 -1919)Lord Rayleigh1904年诺贝尔物理学奖——氩的发现1904年诺贝尔物理学奖授予英国皇家研究所的瑞利勋爵(Lord Rayleigh,1842-1919),以表彰他在研究最重要的一些气体的密度以及在这些研究中发现了氩.瑞利以严谨,广博,精深著称,并善于用简单的设备作实验而能获得十分精确的数据.他是在19世纪末年达到经典物理学颠峰的少数学者之一,在众多学科中都有成果,其中尤以光学中的瑞利散射和瑞利判据,物性学中的气体密度测量几方面影响最为深远. 1905年诺贝尔物理学奖——阴极射线的研究勒纳德(1862-1947)Philipp Lenard1905年诺贝尔物理学奖授予德国基尔大学的勒纳德(Philipp Lenard,1862-1947),表彰他在阴极射线方面所作的工作.1888年,当勒纳德于海德堡大学在昆开(Quincke)的指导下工作时,就在阴极射线方面作了最初的研究.他研究了赫兹关于这种射线与紫外线相似的观点.为此他做了这个实验,观察阴极射线是否能想紫外线一样通过放大电管壁的石英窗.他发现阴极射线不能穿过.但是1892年,他在波恩大学担任赫兹的助手时,赫兹让他看了自己的一项新发现:将一块被铝箔包着的含铀玻璃片放入电管中,当时阴极射线轰击这快铝箔时,铝箔下面发出了光.当时赫兹以为可以用一片铝箔将空间隔开,一边是按普通方法产生的阴极射线;而在另一边则是纯粹状态下的阴极射线.这个实验以前从未做过.赫兹太忙了,没有时间做这个实验,就让勒纳德做,就这样,勒纳德作出了"勒纳德窗"的重大发现.汤姆孙(1856-1940)Sir Joseph Thomon1906年诺贝尔物理学奖——气体导电1906年诺贝尔物理学奖授予英国剑桥大学的J.J.汤姆孙爵士(Sir Joseph Thomon,1856-1940),以表彰他对气体导电的理论和实验所作的贡献.J.J.汤姆孙对气体导电的理论和实验研究最重要的结果是发现了电子,这是继X射线和放射性之后又一重大的发现.人们把这三件事称为世纪之交的三大发现.迈克耳孙(1852 -1931Albert Abrham Michelson1907年诺贝尔物理学奖——光学精密计量和光谱学研究1907年诺贝尔物理学奖授予芝加哥大学的迈克耳孙(Albert Abrham Michelson,1852-1931),以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献.迈克耳孙是著名的实验物理学家.他以精密测量光的速度和以空前精密度进行以太漂移实验而闻名于世.他发现的以他的名字命名的干涉仪至今还有广泛的应用.李普曼(1845-1921)Gabried Lippmann1908年诺贝尔物理学奖——照片彩色重现1908年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎大学的李普曼(Gabried Lippmann,1845-1921), 以表彰他基于干涉现象用照片重现彩色方法所作的贡献.李普曼1845年8月16日生于卢森堡的霍勒利希(Hollenrich),双亲是法国人,后来他的家牵到巴黎,他在家中接受了早期教育.1858年他进入拿破仑中学,十年后进入综合师范大学.他的学业并不是很好,因为他只注重他感兴趣的科目,不重视他不喜欢的课程,因此他没有通过教师资格的考试.1873年,他被任命为政府的科学使节,到德国学习科学教育方法.在海得堡曾随库恩(Kuhne)和基尔霍夫一起工作,在柏林曾和亥姆霍兹一起工作.布劳恩(1850-1918)Karl Braun马克尼(1874-1937)Guglielmo Marcoin1909年诺贝尔物理学奖——无线电报1909年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦马克尼无线电报公司的意大利物理学家马克尼(Guglielmo Marcoin,1874-1937)和德国阿尔萨斯州特拉斯堡大学的布劳恩(Karl Braun,1850-1918),以承认他们在发展无线电报上所作的贡献.范德瓦尔斯(1837-1923)Johannes Diderik van Waals1910年诺贝尔物理学奖——气夜状态方程1910年诺贝尔物理学奖授予荷兰阿姆斯特丹大学的范得瓦尔斯(Johannes Diderik van Waals,1837-1923),以表彰他对气体和液体的状态方程所作的工作.19世纪末,分子运动逐步形成一门有严密体系的精确科学.与此同时实验也越来越精,人们发现绝大多数气体的行为与理想气体的性质不符.维恩(1864-1928)WilhelmWien1911年诺贝尔物理学奖——热辐射定律的发现1911年诺贝尔物理学奖授予德国乌尔兹堡大学的维恩(WilhelmWien,1864-1928),以表彰他发现了热辐射定律.热辐射是19世纪发展起来的一门新学科,它的研究得到了热力学和光谱学的支持,同时用到了电磁学和光学的新技术,因此发展很快.到19世纪末,这个领域已经达到如此顶峰,以至于量子论这个婴儿注定要从这里诞生.达伦( 1869-1937)Nils Gustaf1912年诺贝尔物理学奖——航标灯自动调节器1912年诺贝尔物理学奖授予瑞典德哥尔摩储气器公司的达伦(Nils Gustaf ,1869-1937),以表彰他分明用于灯塔和浮标照明的储气器的自动调节器.卡末林-昂内斯(1853-1936)Heike Kamerlingh Onnes1913年诺贝尔物理学奖——低温物质的特性1913年诺贝尔物理学将授予荷兰莱顿大学的卡末林-昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes,1853-1936), 以表彰他对低温物质特性的研究,特别是这些研究导致液氦的生产.19世纪末,20世纪初,在低温的实验研究上展开过一场世界性的角逐.在这场轰动科坛的竞赛中,领先的是西北欧的一个小国――荷兰首都莱顿的低温实验室.1914年诺贝尔物理学奖——晶体的X射线衍射劳厄(1879-1960)Max von Laue1914年诺贝尔物理学奖授予德国法兰克福大学的劳厄(Max von Laue,1879-1960),以表彰他发现了晶体的X射线衍射.劳厄发现X射线衍射是20世纪物理学中的一件有深远意义的大事,因为这一发现不仅说明了X射线的认识迈出了关键的一步,而且还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.这一发现继佩兰(Perrin)的布朗运动实验之后,又一次向科学界提供证据,证明原子的真实性.从此以后,X射线学在理论和实验方法上飞速发展,形成了一门内容极其丰富,应用极其广泛的综合学科.1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析劳伦斯·布拉格(1890-1971)Sir William Lawrence Bragg亨利·布拉格(1862-1942)Sir William Henry Bragg1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的亨利.布拉格(Sir William Henry Bragg,1862-1942)和他的儿子英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯.布拉格(Sir William Lawrence Bragg,1890-1971),以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献.1912年,劳厄关于X射线的论文发表之后不久,就引起了布拉格父子的关注.当时,亨利·布拉格正在利兹大学当物理学教授,劳伦斯.布拉格刚刚从剑桥大学卡文迪什实验室毕业,留在实验室工作,开始从事科学研究.1916年未授奖巴克拉(1877-1944)Charles Glover Barkla1917年诺贝尔物理学奖——元素的标识X辐射1917年诺贝尔物理学奖授予英国爱丁堡大学的巴克拉(Charles Glover Barkla,1877-1944),以表彰他发现了标识伦琴射线.巴克拉是第五位因研究X射线获得物理学奖的学者,在他之前有1901年获奖的伦琴,1914年的劳厄和1915年布拉格父子不到20年就有5位诺贝尔物理学奖获得者,占当时总数的四分之一以上,由此可见,X射线的研究成果在20世纪20年中占有何等重要的地位.普郎克(1858-1947)Max Karl Ernst Ludwig Plank1918年诺贝尔物理学奖——能量级的发现1918年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的普郎克(Max Karl Ernst LudwigPlank,1858-1947),以承认他发现能量级对物理学的进展所作的贡献.1895年前后,普朗克正在德国柏林大学当物理学教授,由于鲁本斯(H.Rubens)的介绍,经常参加以基本量度基准为主要任务的德国帝国技术物理研究所(Physikalisch Technische Reichsanstalt,简称PTR)有关热辐射的讨论.这时PTR的理论的核心人物维恩(W.Wien)因故离开PTR,PTR的实验研究成果需要有理论研究工作者的配合,普郎克正好补充了这个空缺.斯塔克(1874-1957)Johnnes Stark1919 年诺贝尔物理学奖——斯塔克效应的发现1919年诺贝尔物理学奖授予德国格雷复斯瓦尔大学的斯塔克(Johnnes Stark,1874-1957),以表彰他在极遂射线中发现了多普勒效应和电路中发现了分裂的普线.极遂射线是哥尔茨坦在1896年在含稀薄气体的放电管中发现的,这种射线后来证明主要是由放电管中带电的气体原子组成的,这些带正电的原子在电场的作用下以很高的速度沿着射线运动.纪尧姆(1861-1938)Charles Edouard Guillaume1920年诺贝尔物理学奖——合金的反常特性1920年诺贝尔物理学奖授予舍夫勒国际计量局的纪尧姆(Charles Edouard Guillaume,1861-1938),以承认他由于他发现镍钢合金的反常特性对精密计量物理学所作的贡献.纪尧姆长期担任国际计量局局长,他发现的因瓦合金和艾林瓦合金对精密计量有非常重大的意义.1921诺贝尔物理学奖——对理论物理学的贡献1921年诺贝尔物理学奖授予德国柏林马克斯·普朗克物理研究所的爱因斯坦(Allbert Einstein,1879-1955),以表彰他在理论物理学上的发现,特别是发现了光电效应的定律. 众所周知,爱因斯坦是20世纪最杰出的理论物理学家.爱因斯坦最重要的科学贡献是在1905年创建了狭义相对论.然而在颁发1921年诺贝尔物理学奖时,却只字不提相对论的建立,诺贝尔委员会特别申明,授予爱因斯坦诺贝尔物理学奖不是由于他建立了相对论,而是"为了表彰他在理论物理学上的研究,特别是发现光电效应的定律".尼尔斯·玻尔(1885-1962)Niels Bohr1922年诺贝尔物理学奖——原子结构和原子光谱1922年诺贝尔物理学奖授予丹麦哥本哈根的尼尔斯·玻尔(Niels Bohr,1885-1962),以表彰他在研究原子结构,特别是研究从原子发出的辐射所作的贡献.密立根(1868-1953)Robert Andrews Millikan1923年诺贝尔物理学奖——基本电荷和光电效应实验1923年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的密立根(Robert Andrews Millikan,1868-1953),以表彰他对基本电荷和光电效应的工作.卡尔(1886-1978)Karl Manne Georg Siegbahn1924年诺贝尔物理学奖——X射线光谱学1924年诺贝尔物理学奖授予瑞典乌普沙拉(Uppsala)大学的卡尔·西格班(Karl ManneGeorg Siegbahn,1886-1978),以表彰他在X射线光谱学领域的发现与研究.卡尔·西格班是继巴克拉之后,又一次因X射线学的贡献而获得诺贝尔物理学奖的物理学家.弗兰克(1882-1964)James Franck1925年诺贝尔物理学家——弗兰克-赫兹实验1924年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克(James Franck,1882-1964)和哈雷大学的G.赫兹(Gustav Hertz,1887-1975),以表彰他们发现原子受电子碰撞的定律. 佩兰(1870-1942)Jean Baptiste Perrin1926年诺贝尔物理学奖——物质结构的不连续性1926年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎索本大学的佩兰(Jean Baptiste Perrin,1870-1942),以表彰他在物质不连续结构方面的工作,特别是对沉积平衡的发现. 佩兰关于物质不连续结构的工作,主要是他是对布郎运动的研究.康普顿(1892-1962)Arthur Holly Compton1927年诺贝尔物理学奖——康普顿效应和威尔逊云室1927年诺贝尔物理学奖的一半授予美国的芝加哥大学的A.H.康普顿(Arthur Holly Compton,1892-1962),以表彰他发现以他的名字命名的效应;另一半授予英国剑桥大学的C.T.R.威尔逊(Charles Thomon Rees Wilsion,1869-1959),以表彰他用蒸汽凝聚使带电粒子的径迹成为可见的方法.里查逊(1879-1959)Sir Owen Willans Richardson1928年诺贝尔物理学奖——热电子发射定律1928年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的O.W.里查逊(Sir Owen Willans Richardson,1879-1959),以表彰他对热电子发射现象的工作,特别是发现了以他名字命名的定律.德布罗意(1892-1987)PrinceLouis-victor de Broglie1929年诺贝尔物理学奖——电子的波动性1929年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎索本大学的路易斯.德布罗意(PrinceLouis-victor de Broglie,1892-1987),以表彰他发现了电子的波动性.拉曼(1888-1970)Sir Chandraskhara Venkata Raman1930年诺贝尔物理学奖——拉曼效应1930年诺贝尔物理学奖授予印度加尔各答大学的拉曼(Sir Chandraskhara Venkata Raman,1888-1970),以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律.1931年未授奖海森伯(1901-1976)Werner Heisenberg1932年诺贝尔物理学奖——量子力学的创立1932年诺贝尔物理学奖授予德国莱比锡(Leipzig)大学的海森伯(Werner Heisenberg,1901-1976),以表彰他创立了量子力学,尤其是他的应用导致了发现氢的同素异形体.薛定谔(1887-1961)Erwin Schrodinger1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式狄拉克(1902-1984)Paul Adrien Maurice Dirac1933年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的奥地利物理学家薛定谔(Erwin Schrodinger,1887-1961)和英国剑桥大学的狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902-1984),以表彰他们发现了原子理论的新式.查德威克(1891-1974)Sir James Chadwick1934年未授奖1935年诺贝尔学奖——中子的发现1935年诺贝尔物理学奖授予英国利物浦的查德威克(Sir James Chadwick,1891-1974),以表彰他发现了中子.中子的发现具有深远的影响.由此引起了一系列后果:第一是为核模型理论提供了重要的依据,苏联物理学家伊万宁科(D.Ivanenko)据此首先提出原子核是由质子和中子组成的理论;其次是激发了一系列新课题的研究,引起一连串的新发现;第三是找到了核能实际应用的途径.用中子作为炮弹轰击原子核,比粒子有很大的威力.因为他像一把钥匙,打开了原子核的大门.1936年诺贝尔物理学奖——宇宙辐射和正电子的发现赫斯(1883-1964)Victor Franz Hess安德森(1883-1964)Carl David Anderson1936年诺贝尔物理学奖一半授予奥地利茵斯布拉克(Innsbruck)大学的赫斯(Victor Franz Hess,1883-1964),以表彰他发现了宇宙辐射;另一半授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的C.D.安德森(Carl David Anderson ,1883-1964) ,以表彰他发现了正电子.1937年诺贝尔物理学奖——电子衍射汤姆孙(1892-1975)Sir George Paget Thomson戴维森(1881-1958)Clinton Joseph Davissio1937年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州的贝尔电话实验室的戴维森(Clinton Joseph Davission ,1881-1958)和英国伦敦大学的G .P .汤姆孙(Sir George Paget Thomson ,1892-1975),以表彰他们用晶体对电子衍射所作的实验发现.20世纪20年代中期物理学发展的关键时期.波动力学已经由薛定谔在德布罗意的物质波假设的基础上建立起来,和海森伯从不同的途径创立的矩阵力学,共同形成微观体系的基本理论.这一巨大变革的实验基础自然成了人们关切的课题,这就激励了许多物理学家致力于证实离子的波动性.然而,直到1927年,才由美国的戴维森和英国的G .P .汤姆孙分别作出电子衍射实验.虽然这时量子力学已得到广泛的运用,但电子衍射实验成功引起了世人的注意.费米(1901-1954)Enrico Fermi1938年诺贝尔物理学奖——中子辐照产生新放射性元素1938年诺贝尔物理学奖授予意大利罗马的费米(Enrico Fermi,1901-1954),以表彰他演示用中子辐射产生新放射性元素以及用慢中子引起的核反应的有所发现.20世纪30年代是核物理学大发展的年代.自从卢瑟福1911年发现原子核和1919年实现了人工原子蜕变之后,中间经过沉闷的十年,物理学孕育着新的突破.30年代一开始,就以正电子,氘和中子这三大发现,又一次惊震了科学界.接着,1934年,约里奥-居里(Joliot-Curies)夫妇发现了人工放射性.加速器和计数器的发明和应用则大大加快了核物理学发展的进程.在次基础上,人们迫切需要掌握原子核蜕变的规律性,利用核物理学的成果为人类服务.当时虽然尚未预见原子能的巨大价值,但元素之间的相互转变有可能把人类带进新的世界,却早日是指日可待的了.劳伦斯(1901-1958)Ernest Orlando Lawrence1939年诺贝尔物理学奖——回旋加速器的发明1939年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚伯克利加州大学的劳伦斯,以表彰他发明和发展了回旋加速器,以及用之所得到的结果,特别是人工放射性元素.核物理学的诞生揭开了物理学发展史中崭新的一页,它不但标志了人类对物质结构的认识进入了更深的一个层次,而且还意味着人类开始以更积极的方式改变自然,探索自然,开发自然和更充分地利用大自然的潜力.各种加速器的发明对核物理学的发展起了很大的作用,而劳伦斯的回旋加速器则是这类创造中最有成效的一项.1940年未授奖1941年未授奖斯特恩(1888-1969)Otto Stem1942年未授奖1943年诺贝尔物理学奖——分子束方法和质子磁矩1943年诺贝尔物理学奖授予美国宾夕法尼亚州皮兹堡的卡内奇技术学院的德国物理学家斯特恩,以表彰他在发展分子束方法上所作的贡献和发现了质子的磁矩.拉比(1898-1988)Isidor Isaac Rabi1944年诺贝尔物理学奖——原子核的磁特性1944年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州纽约市哥伦比亚大学的拉比(Isidor Isaac Rabi ,1898-1988),以表彰他用共振方法纪录原子核磁特性.拉比的最大功绩是发展了斯特恩的分子束法,并用之于磁共振.分子束磁共振在研究原子和原子核特性方面有独特的功能,后来形成了一系列的物理学分支.泡利(1900-1958)Wolfgang Pauli1945年诺贝尔物理学奖——泡利不相容原理1945年诺贝尔物理学奖授予美国新泽西州普林斯顿大学的奥地利物理学家泡利(Wolfgang Pauli,1900-1958),以表彰他发现所谓泡利不相容原理.不相容原理是原子理论中重要的原理,是1925年1月由泡利提出的.这一原理可以表述为:对于完全确定的量子态来说,每一量子态不可能存在多于一个粒子.泡利后来用量子力学理论处理了h/4p自旋问题,引入了二分量波函数的概念和所谓的泡利自旋矩阵.通过泡利等人对量子场的研究,人们认识到只有自旋为半径整数的粒子(即费米子)才受不相容原理的限制,从而确立了自旋统计关系.布里奇曼(1882-1961)Percy Williams Bridgman1946年诺贝尔物理学奖——高压物理学1946年诺贝尔物理学奖授予美国妈萨诸塞州坎伯利基哈佛大学的布里奇曼(Percy Williams Bridgman,1882-1961),以表彰他发明了产生极高压强的设备,并用这些设备在高压物理领域中所作出的发现.阿普顿(1892-1965)Sir Edward Victor Appleton1947年诺贝尔物理学奖——电离层的研究1947年诺贝尔物理学奖授英国林顿科学与工业研究部的阿普顿(Sir Edward Victor Appleton ,1892-1965),以表彰他对上大气层物理的研究,特别是发现了所谓的阿普顿层.电离层的研究对通讯事业有极大意义.电离层是从离地面约50km开始一直伸展到约1000km高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,能使无线电波改变传播速度,发生折射\反射和散射,产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收. 布拉开(1897-1974)Lord Patrick M.S.Blackett1948年诺贝尔物理学奖——云室方法的改进1948年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特维克托利亚大学的布拉开(Lord Patrick M.S.Blackett ,1897-1974),以表彰他发展了威尔逊云室方法,以及这一方法在核物理和宇宙辐射领域所作的发现.汤川秀树(1907-1981)YukawaHideki1949年诺贝尔物理学奖——预言介子的存在1949年诺贝尔物理学奖授予日本东京帝国大学的汤川秀树(YukawaHideki, 1907-1981),以表彰他在核力的理论基础上预言了介子的存在.汤川秀树是日本著名的理论物理学家,他于1935年在大阪写了一篇划时代的论文,发表在《日本数学和物理学会杂志》上.尽管这篇论文不够全面,但他有些重要的新思想极富有创造性,对未来物理学的发展有着深远的影响.鲍威尔(1903-1969)Cecil Frank Powell1950年诺贝尔物理学奖——核乳胶的发明1950年诺贝尔物理学奖授予英国布利斯托尔大学的鲍威尔(Cecil Frank Powell ,1903-1969),以表彰他发现了研究核过程的光学方法,并用这一方法作出的有关介子的发现.所谓研究核过程的光学方法,指的是运用特制的照相乳胶记录核反应和粒子径迹的方法,这种特制的乳胶就叫核乳胶.1951年诺贝尔物理学奖——人工加速带电粒子1951年诺贝尔物理学奖授予英国哈维尔(Harwell)原子能研究所署的考可饶夫(Sir John Douglas Cockcroft ,1897-1967)和爱尔兰都在柏林大学的瓦尔顿(Ernest Thomas Sinton Walton ,1903-1995),以表彰他们在发展用人工加速原子性粒子的方法使原子。
材料现代测试方法-XRD
布拉格定律
hkl
h1 k1 l1
h2 k2 l2
h3 k3 l3
h4 k4 l4
h5 k5 l5
.
.
.
dhkl dh1k1l1 dh2k2l2 dh3k3l3 dh4k4l4 dh5k5l5 .
X射线的产生
• 封闭式X射线管
X射线的产生
• 旋转阳极靶X射线管
其他X射线源
• 放射源 • 同步辐射
X射线与物质的相互作用
• X射线与物质相互作用时，就其能量转换而 言，可分为三部分：1）一部分被散射；2） 一部分被吸收；3）一部分透过物质继续沿 原来的方向传播。
散射
相干散射（瑞利散射) 非相干散射 (康普顿散射）
1913年，英国Bragg（布喇格父子）导出X射线 晶体结构分析的基本公式，即著名的布拉格公式。 并测定了NaCl的晶体结构。（1915年获得诺贝尔 奖)
1
X射线的本质
X射线和可见光 一样属于电磁 辐射，但其波 长比可见光短 得多，介于紫 外线与γ射线之 间，约为10－2 到102埃的范围。 与晶体中的键 长相当。
c
d 21 3
b
o
a
晶面(213)及d213
c
d300
b
o
a
晶面(300)及d300
晶面指标hkl及晶面间距dhkl
思考1：对于给定的晶胞，对于任意三个整数hkl（000除外）， 我们可以画出这个（hkl）晶面吗？相邻晶面的距离可知吗？
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析(fēnxī) 1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的亨利·布拉格（Sir William Henry Bragg，1862—1942）和他的儿子英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯·布拉格（Sir William Lawrence Bragg，1890—1971），以表彰他们用X射线对晶体结构的分析(fēnxī)所作的贡献。
1912年，劳厄关于X射线衍射(yǎnshè)的论文发表之后不久，就引起了布拉格父子的关注.当时，亨利·布拉格正在利兹大学当物理学教授，劳伦斯·布拉格则刚从剑桥大学卡文迪什实验室毕业，留在该实验室工作，开始从事科学研究。
劳伦斯·布拉格对X射线衍射发生兴趣，起源于他父亲的启发。
对于X射线的本性，亨利·布拉格十分关注，从1907年起就一直和巴克拉公开争论X射线的本性是粒子性还是波动性。
亨利·布拉格主张粒子性，并坚持这一观点。
可是劳厄所发现的X射线衍射现象却不可避免地会加重波动性的份量。
对此，他感到疑惑。
1912年暑期，布拉格一家在约克郡的海滨度假时，父子俩便围绕着劳厄的论文讨论起来。
由于亨利·布拉格是X射线的微粒论者，他试图用X 射线的微粒理论来解释劳厄的照片，因而他的尝试未能取得成功。
劳伦斯·布拉格并无成见，当他返回剑桥后反复研究，终于领悟到这是一种波的衍射效应。
他还进一步注意到劳厄对闪锌矿晶体衍射照片所作的定量分析中存在的问题，即按照劳厄确定的五种波长本来应该形成的某些衍射斑实际上并未在照片上出现。
经过反复思考，他摆脱了劳厄的特定波长的假设，利用原子面反射的概念（图15－1），立刻成功地解释了劳厄的实验事实。
他以更为简洁的方式清楚地解释了X射线晶体衍射的形成，并且提出(tí chū)了著名的布拉格方程：nλ=2dsinθ其中n是一整数，λ是X射线的波长(bōcháng)，d是原子面的间距，θ是射线的掠射角。
历年诺贝尔物理学奖
历年诺贝尔物理学奖1901-19101901年诺贝尔物理学奖—— X射线的发现1902年诺贝尔物理学奖——塞曼效应的发现和研究1903年诺贝尔物理学奖——放射形的发现和研究1904年诺贝尔物理学奖——氩的发现1905年诺贝尔物理学奖——阴极射线的研究1906年诺贝尔物理学奖——气体导电1907年诺贝尔物理学奖——光学精密计量和光谱学研究1908年诺贝尔物理学奖——照片彩色重现1909年诺贝尔物理学奖——无线电报1910年诺贝尔物理学奖——气夜状态方程1911-19201911年诺贝尔物理学奖——热辐射定律的发现1912年诺贝尔物理学奖——航标灯自动调节器1913年诺贝尔物理学奖——低温物质的特性1914年诺贝尔物理学奖——晶体的X射线衍射1915年诺贝尔物理学奖—— X射线晶体结构分析1916年诺贝尔物理学奖——未授奖1917年诺贝尔物理学奖——元素的标识X辐射1918年诺贝尔物理学奖——能量级的发现1919年诺贝尔物理学奖——斯塔克效应的发现1920年诺贝尔物理学奖——合金的反常特性1921-19301921年诺贝尔物理学奖——对理论物理学的贡献1922年诺贝尔物理学奖——原子结构和原子光谱1923年诺贝尔物理学奖——基本电荷和光电效应实验1924年诺贝尔物理学奖—— X射线光谱学1925年诺贝尔物理学奖——弗兰克-赫兹实验1926年诺贝尔物理学奖——物质结构的不连续性1927年诺贝尔物理学奖——康普顿效应和威尔逊云室1928年诺贝尔物理学奖——热电子发射定律1929年诺贝尔物理学奖——电子的波动性1930年诺贝尔物理学奖——拉曼效应1931-19401931年诺贝尔物理学奖——未授奖1932年诺贝尔物理学奖——量子力学的创立1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式1934年诺贝尔物理学奖——未授奖1935年诺贝尔物理学奖——中子的发现1936年诺贝尔物理学奖——宇宙辐射和正电子的发现1937年诺贝尔物理学奖——电子衍射1938年诺贝尔物理学奖——中子辐照产生新放射性元素1939年诺贝尔物理学奖——回旋加速器的发明1940年诺贝尔物理学奖——未授奖1941-19501941年诺贝尔物理学奖——未授奖1942年诺贝尔物理学奖——未授奖1943年诺贝尔物理学奖——分子束方法和质子磁矩1944年诺贝尔物理学奖——原子核的磁特性1945年诺贝尔物理学奖——泡利不相容原理1946年诺贝尔物理学奖——高压物理学1947年诺贝尔物理学奖——电离层的研究v1948年诺贝尔物理学奖——云室方法的改进1949年诺贝尔物理学奖——预言介子的存在1950年诺贝尔物理学奖——核乳胶的发明1951-19601951年诺贝尔物理学奖——人工加速带电粒1952年诺贝尔物理学奖——核磁共振1953年诺贝尔物理学奖——相称显微法1954年诺贝尔物理学奖——波函数的统计解释和用符合法作出的发现1955年诺贝尔物理学奖——兰姆位移与电子磁矩1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明1957年诺贝尔物理学奖——宇称守恒定律的破坏1958年诺贝尔物理学奖——切连科夫效应的发现和解释1959年诺贝尔物理学奖——反质子的发现1960年诺贝尔物理学奖——泡室的发明1961-19701961年诺贝尔物理学奖——核子结构和穆斯堡尔效应1962年诺贝尔物理学奖——凝聚态理论1963年诺贝尔物理学奖——原子核理论和对称性原理1964年诺贝尔物理学奖——微波激射器和激光器的发明1965年诺贝尔物理学奖——量子电动力学的发展1966年诺贝尔物理学奖——光磁共振方法1967年诺贝尔物理学奖——恒星能量的生成1968年诺贝尔物理学奖——共振态的发现1969年诺贝尔物理学奖——基本粒子及其相互作用的分类1970年诺贝尔物理学奖——磁流体动力学和新的磁性理论1971-19801971年诺贝尔物理学奖——全息术的发明1972年诺贝尔物理学奖——超导电性理论1973年诺贝尔物理学奖——隧道现象和约瑟夫森效应的发现1974年诺贝尔物理学奖——射电天文学的先驱性工作1975年诺贝尔物理学奖——原子核理论1976年诺贝尔物理学奖—— J/?粒子的发展1977年诺贝尔物理学奖——电子结构理论1978年诺贝尔物理学奖——低温研究和宇宙背景辐射1979年诺贝尔物理学奖——弱电统一理论1980年诺贝尔物理学奖—— C_P破坏的发现1981-19901981年诺贝尔物理学奖——激光光谱学与电子能谱学1982年诺贝尔物理学奖——相变理论1983年诺贝尔物理学奖——天体物理学的成就1984年诺贝尔物理学奖——W±和Z?粒子的发现1985年诺贝尔物理学奖——量子霍尔效应1986年诺贝尔物理学奖——电子显微镜与扫描隧道显微镜1987年诺贝尔物理学奖——高温超导电性1988年诺贝尔物理学奖——中微子的研究1989年诺贝尔物理学奖——原子钟和离子捕集技术1990年诺贝尔物理学奖——核子的深度非弹性散射1991-20011991年诺贝尔物理学奖——液晶和聚合物1992年诺贝尔物理学奖——多斯正比室的发明1993年诺贝尔物理学奖——新型脉冲星1994年诺贝尔物理学奖——中子谱学和中子衍射技术1995年诺贝尔物理学奖——中微子和重轻子的发现1996年诺贝尔物理学奖——发现氦-3中的超流动性1997年诺贝尔物理学奖——激光冷却和陷俘原子1998年诺贝尔物理学奖——分数量子霍耳效应的发现1999年诺贝尔物理学奖——亚原子粒子之间电弱相互作用的量子结构2000年诺贝尔物理学奖——半导体研究的突破性进展2001年诺贝尔物理学奖——玻色爱因斯坦冷凝态的研究2002年诺贝尔物理学奖——天体物理学领域的卓越贡献(资料来源：山东大学物理系张承踞老师）。
诺贝尔物理学奖110年知识竞答题目(全)
诺贝尔物理学奖110年知识竞答一、填空题1．1901年，德国物理学家因发现以及对性质的研究，获得了第一届诺贝尔物理学奖。
因当时不知该射线的本质，故称为。
现已知是波长约为10-1～103Å的电磁辐射，其长波端与紫外线谱的短波端重叠，短波端与γ射线谱重叠。
2．在110年中仅有两位女科学家获得诺贝尔物理学奖，一位是法国的，她于年因而获奖；另一位是美国的，她于年因而获奖。
3．最年轻的诺贝尔物理学奖得主是英国物理学家，他于年因而获奖，时年岁，最年长的物理学奖得主是美国物理学家，他于年因在而获奖，当时已88岁高龄。
4．1915年，和父子因在用X射线研究晶体结构方面所做出的杰出贡献分享了该年度诺贝尔物理学奖。
他们提出了著名的方程：nλ=2d sinθ, n =1,2,3,…从而把X射线的波长λ和反射出现的掠射角θ联系起来，式中d为相邻原子面的间距，n为光谱的阶数。
他们俩开创了父子同获诺贝尔奖的先例。
5．在从经典物理学到量子物理学的过渡中，X 射线的研究起了十分重要的作用。
20世纪30年代之前，7位物理学家因为在这方面的研究工作获得了诺贝尔物理学奖。
他们分别是：（1901年）、（1914年）、（1915年）、（1917年）、（1924年）、（1927年）。
6．1905年，爱因斯坦在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学的革命；1915年，他又建立了广义相对论。
但是，使他获得1921年诺贝尔物理学奖的原因却是运用概念成功地解释了。
7．在110年中，共有6位华裔物理学家获诺贝尔物理学奖，他们分别是：1957年，和因发现在弱作用过程中宇称不守恒而获奖；1976年因发现后来称为J/ψ的新粒子而获奖；1997年，因发展激光冷却和陷俘原子的方法而获奖；1998年，因发现分数量子霍尔效应而获奖；2009年，因在有关光在纤维中的传输以及将其用于光学通信方面取得了突破性成就而获奖。
《电工电子学》电子与物质的相互作用
对于多晶体而言，由于晶粒数目极大 且晶面位向在空间任意分布，多晶体 的倒易点阵将变成倒易球。倒易球与 爱瓦尔德球相交后在相纸上的投影将 成为一个个同心圆。
电子衍射结果实际上是得到了 被测晶体的倒易点阵花样，对 它们进行倒易变换从理论上讲 就可知道其正点阵的情况―― 电子衍射花样的标定。 与X射线衍射类似，遵循布拉 格定律: 2d sin n
倒易点阵是埃瓦尔德(P.P.Ewald)1920年引 入的概念，是一种虚点阵。 正点阵中每组平行晶面(hkl)相当于倒易点 阵中的一个倒易点，此点在这组晶面的公 共法线上，它到原点的距离为该组晶面间 距的倒数。
扫描电子显微镜(SEM)
1935年：德国的 Knoll提出了扫描 电镜(SEM)的概念; 1942 Zworykin. Hillier, 制成了第 一台实验室用的 扫描电镜。1965 年第一台商品扫 描电镜问世。
4)背散射电子(BE)—从距样品表面0.1-1um深度范围内散射回来的入射电子，其 能量近似入射电子能量。主要特点:a)对样品物质的原子序数敏感;b)分辨率和信 号收集率较低; 5)吸收电子(AE)—残存在样品个的入射电子,用于表面化学成份和表面形貌分析。 6)俄歇电子(AUE)—从距样品表面几Å深度范围内发射的并具有特征能量(固定值， 随元素不同而异)的二次电子。特点是用于分析轻和超轻元素和表面薄层分析 (<1nm)。 7)非弹性散射电子—入射电子受到原子核的吸引改变方向的电子。能量损失谱。 原子核(连续波长X射线)和核外电子(二次电子和特征X射线) 8)阴极荧光—入射电子束激发发光材料表面时，从样中激发出来的光子波长大约 在可见光到红外光范围之间。 9)感应电动势—对半导体物质，入射电子产生的电子-空穴对在外电场作用下,各 自运动到一定的区域积累起来,形成净空间电荷而产生电位差，形成附加电动势 10)Cherenkov 辐射 1932-1933年间，德国的Ruska和Knoll 等在柏林制成了第一台电子显微镜(1986诺 贝尔奖) ,放大率只有l2倍,表明电子波可以用于显微镜。 1939年德国的西门子公司产生了分辨本领优于100 Å的电子显微镜。 我国从1958年开始制造电子显微镜。现代高性能的透射电子显微镜点分辨本领 优于3Å，晶格分辨本领达到1-2Å，自动化程度相当高。
X射线晶体学
Ｘ射线晶体学自1895年Ｘ射线发现以后，人们通过实验研究逐步探明了它的很多性质．但在十几年内对于它的本质是什么，是电磁波还是粒子流，物理学家们一直争议不休．1911年，劳厄详细研究了光波通过光栅的衍射理论；厄瓦尔则以可见光通过晶体的行为作为他博士论文的研究课题．一天，厄瓦尔把论文拿去向劳厄请教．这时，准确测定阿佛阿德罗常数的问题不久前已经解决．根据已知的原子量、分子量、阿佛加德罗常数和晶体的密度等，可以估计出晶体中一个原子或分子所占空间的体积及粒子间的距离．当劳厄发现Ｘ射线的波长和晶体中原子间距二者数量级相同之后，他产生了一个非常重要的思想：如果Ｘ射线确实是一种电磁波，如果晶体确实如几何晶体学所揭示的具有空间点阵结构，那么，正如可见光通过光栅时要发生衍射现象一样，Ｘ射线通过晶体时也将发生衍射现象，晶体可作为射线的天然的立体衍射光栅．于是，弗里德里希和克尼平就在1912年4月21日以五水合硫酸铜晶体为光栅进行了劳厄推测的衍射实验．经过多次失败，终于得到了第一张Ｘ射线衍射图，初步证实了劳厄的预见，于1912年5月4日宣布他们实验成功．接着劳厄等人又以硫化锌、铜、氯化钠、黄铁矿、荧石和氧化亚铜等立方晶体进行实验，都得到了衍射图．于是，晶体Ｘ射线衍射效应被发现了．这一重大发现一举解决了三大问题，开辟了两个重要研究领域．第一，它证实了Ｘ射线是一种波长很短的电磁波，可以利用晶体来研究Ｘ射线的性质，从而建立了Ｘ射线光谱学；并且对原子结构理论的发展也起了有力的推动作用，1913年莫斯莱定律的建立就是一例．第二，它雄辩地证实了几何晶体学提出的空间点阵假说，晶体内部的原子、离子、分子等确实是作规则的周期性排列，使这一假说发展为科学理论．第三，它使人们可利用Ｘ射线晶体衍射效应来研究晶体的结构，根据衍射方向可确定晶胞的形式和大小，根据衍射强度可确定晶胞的内容（原子、离子、分子的分布位置），这就导致了一种在原子──分子水平上研究化学物质结构的重要实验方法──Ｘ射线结构分析（即Ｘ射线晶体学）的诞生．这门新科学后来对化学的各分支以及材料学、生物学等都产生了深远的影响．由于这一发现，劳厄于1914年被授予诺贝尔物理学奖．在上述劳厄发现的基础上，英国人布拉格父子以及莫斯莱和达尔文（Darwin.C.G.1887-1962）为Ｘ射线晶体结构分析的建立作了大量工作，其中特别是Ｗ.Ｌ.布拉格贡献最大．布拉格父子因此共同获得1915年诺贝尔物理学奖．几十年中，在Ｘ射线光谱学和Ｘ射线晶体结构分析两方面做出卓越贡献，从而获得诺贝尔物理化学奖或生理医学奖的学者，竟超过10人！应用Ｘ射线晶体结构分析方法于化学物质的结构研究，使现代结晶化学迅速兴起．其中关于无机物结晶化学的发展，本章在讨论离子晶体和金属晶体时作了介绍，它对有机结晶化学的发展，对蛋白质、核酸等生物高分子结构的研究，也都起了巨大作用．自然科学发展证明：在不同学科的接触点上往往是科学发展的新的生长点，常可取得重大成果．几何晶体学、Ｘ射线晶体学和结晶化学的发展又一次生动地证明了这一点．。
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
X射线晶体结构分析是一种重要的科学技术，它通过研究X射线与晶体的相互作用，揭示了晶体内原子排列的结构信息。
这种分析方法的诞生开启了对原子或分子结构的研究新时代，对材料科学、化学、生物学等学科都产生了深远的影响。
在20世纪初期，科学家们已经发现了X射线的存在，并发现了它具有穿透力较强的特性。
然而，在当时，科学家们对X射线的性质和X射线与物质的相互作用知之甚少。
威廉·勃拉格和威廉·亨利·勃拉格的工作填补了这一空白，为后来的科学研究奠定了基础。
威廉·勃拉格和威廉·亨利·勃拉格兄弟在研究中发现，当X射线照射到晶体上时，会产生一种特殊的衍射现象。
这一发现为他们提供了一种研究晶体结构的新方法。
根据X射线衍射的特点，他们发展出了一套基于X射线衍射原理的实验方法和数学模型，能够通过测量衍射图样的形状和强度，准确推断出晶体中原子的排列方式和间距。
他们发现，当X射线通过晶体时，晶体中的原子和晶格结构会使X射线产生衍射，形成一种特殊的图样，这种图样可以被用来推断晶体的内部结构。
根据衍射的图样，勃拉格兄弟通过推演和计算，建立了一套数学模型，能够精确地推断出原子的位置和晶格的间距。
通过这种方法，勃拉格兄弟研究了多种晶体的结构，包括金属、无机盐和有机物等。
他们的研究成果不仅揭示了晶体内部原子的排列方式，还为后来的科学家们提供了一种分析材料结构的通用方法。
后来的科学家们在威廉·勃拉格和威廉·亨利·勃拉格的工作基础上继续发展了X射线晶体结构分析的方法和应用。
该技术被广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域，为科学研究和工程应用提供了重要的手段。
总之，1915年诺贝尔物理学奖的颁发，不仅是对威廉·勃拉格和威廉·亨利·勃拉格的杰出贡献的肯定，也标志着X射线晶体结构分析成为一种重要的科学技术。
他们的工作为后来的科学家们提供了一种准确推断晶体内部结构的方法，并为材料科学、化学和生物学等学科的发展做出了重要贡献。
x射线衍射分析解析
试样的制备过程6
Cu29 Ni28 Fe26 Mn25 Mo42 Zr40
Cr24 V23 Ag47 Rh45 Co27 Fe26 滤波片不仅可以大量吸收K 射线，同时可以 降低背底。
ห้องสมุดไป่ตู้
实验参数的选择5
使用K 滤波片后还会出现微弱的K 峰， 它的强度大约为同一级衍射线Ka峰的1/100。
有时因衍射峰重叠，难于进展微量相分析 或定量相分析工作，晶系构造确实定更加难于 进展，这时可选用单色器获得更加纯洁的Ka单 色线解决上述问题，但衍射强度要受到损失。
如转靶X射线衍射仪额定最大电流 为200mA， 因此实验时选择的电流最好 不要超过160mA，以保证灯丝的使用寿 命。
实验参数的选择4
单色波长的获得： 一般有K 滤波片法和单色器法两种。 K 滤波片的选择原那么是： Z滤波片材料的原子序数 = Z靶材料的原子序 数 - 1( 或2 ) 如：铜靶〔原子序数29〕那么选镍〔原子序数 28〕作为滤波片；其他靶的滤波片如下：
X射线的性质
X射线也是一种电磁波 同样具有波粒两重性。 波动性 表如今:它以一定的波长和
频率在空间传播，如晶体 的衍射、干预和偏振现象。 粒子性 表如今:以光子的形式在辐 射和吸收时具有能量、质量 和动量。如光的发射、吸收 和散射现象。
三、特征X射线
• 当管电压V
•
到达某个靶材料
•
【历届诺贝尔奖得主(二)】1915年物理学奖
物理学奖英国，威康·劳伦斯·布拉格(WilliamLawrenceBragg1890-1971),用X射线分析晶体结构威廉·劳伦斯·布拉格（WilliamLawrenceBragg，1890年—1971他是英国很多团体的名誉成员，同时又是美国、法国、瑞典、中国、荷兰、比利时等国的科学院名誉院士，还是法国矿物和结晶学会名誉会员。
曾获英国皇家学会的休斯奖章、皇家奖章、美国矿物学会的罗布林奖章。
劳伦斯·布拉格年仅25岁时就荣获了诺贝尔奖，是历史上最年轻的诺贝尔物理学奖获奖者。
人物资料姓名：威廉·劳伦斯·布拉格出生：1890年3月31日澳大利亚阿德莱德逝世1971年7月1日英国伊普斯威奇著名成就X射线的衍射国籍澳大利亚/英国居住地澳大利亚/英国研究机构曼彻斯特维多利亚大学剑桥大学母校阿德莱德大学剑桥大学导师J·J·汤姆孙威廉·亨利·布拉格威廉·劳伦斯·布拉格（WilliamLawrenceBragg，1890年—1971年），英国物理学家。
生平劳伦斯·布拉格1890年3月13日出生于南澳大利亚的阿德莱德。
他在出生地的圣彼得学院接受早年教育后，进入阿德莱德大学学习，1908年以优等成绩获得数学学位。
1909年随父去英国，考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院，并于1912年在自然科学考试中获优等成绩。
就在这一年秋天，他开始研究劳厄发现的X射线衍射现象，并于11月在《剑桥哲学学会学报》上发表了关于这个课题的第一篇论文。
1914年劳伦斯·布拉格被选为三一学院自然科学研究员和讲师，同年荣获巴纳德奖章。
从1912年到1914年和父亲一起工作，研究的成果在1915年以摘要形式发表，题为“X 射线和晶体结构”。
从这年到1919年，劳伦斯·布拉格担任法国声波测绘地图总局的技术顾问，1918年获得大英帝国勋章和军功十字勋章。
1914年诺贝尔物理学奖--马克斯·冯·劳厄发现X射线在晶体中的衍射现象
验 ”。劳厄 随 后从 光的 三维 衍射 理论 出发 ，以几何 观点 完成 了Ｘ 射 线在 晶体 中的 衍射 理 体产生 拖衍射图案 ‘ 网 络
论 ，成 功地解释 了实验 结果 。由 于他忽 略了晶体 中原子 （ 离子 ）的热运 动 ，这个理论还 只是近似的 。］ ￣ １ ． １ １ ９ ３ １ 年 ，他 终于完成 了Ｘ 射线 的 “ 动力学 理 论 ”。劳厄的 这项工作 为在实验 上证实 电子的波 动性奠 定了基 础 ，对
斯堡 中学 时 ，一位数学 教师把 亥姆霍 兹的通俗科学 讲演集介 绍给他 ，使 他得知当 时科 学发展
的主 要动向。他还和两位 同学 一起在—位热 心的教师家里作过 当Ｉ ］ １ ， － ￣ Ｕ 被Ｗ． Ｋ伦琴 发现 的Ｘ 射线 实验 。
々 皂斯 冯 劳 见 （ 、 １ … 川１ Ｉ Ｑ Ｍ Ｃ ）
此后 的物理学 发展 作出了贡献。由于发现 Ｘ 射线在 晶体中的衍射现象 ，劳 厄获得 了１ ９ １ ４ 年的诺贝 尔物理学 奖。
国内统一刊号 Ｃ Ｎ １ １ － ２ ２ １ ７ ／ Ｒ 邮发代号：２ － ９ ６ ５ 定价：１ ５ ． ０ Ｏ 元
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曰
马克斯 ・ 冯・ 劳厄 ，德国物理学家 ，Ｘ 射线晶体 分析的先驱 ；１ ８ ７ ９ 年ｌ Ｏ ， ９５ 日生于柯布伦茨 附近 的普 普法芬多夫 ：１ ９ ６ ０ 年４ 月２ ３ 日在柏林逝世 。
劳厄在青少年 时期就显 示出对 自然科学 的兴趣 ，并得到父母和中学教师的支持。在斯 特拉
终
中学 毕业后
，
劳厄先后就读于斯特拉斯堡 、格丁根 、慕尼黑和柏林几所大学 ，Ｏ ｆ ｆ ￣Ｄ ． 希耳
x射线衍射分析解析
Cr24 V23 Ag47 Rh45 Co27 Fe26
滤波片不仅可以大量吸收K射线，同时能够 降低背底。
实验参数的选择5
使用K滤波片后还会出现微弱的K峰，它 的强度大约为同一级衍射线Ka峰的1/100。
有时因衍射峰重叠，难于进行微量相分析 或定量相分析工作，晶系结构的确定更加难于 进行，这时可选用单色器获得更加纯净的Ka单 色线解决上述问题，但衍射强度要受到损失。
五、X射线衍射仪
•
X射线衍射的主要部件及作用：
•
1. X 射线发生器
用于产生X射线。它由X射线管和高压发 生器两部分组成。X射线管包括灯丝和靶（又 分封闭靶和转靶），灯丝产生电子；高压发生 器产生高达几万伏的电压以加速电子撞击靶。 封闭靶是把灯丝和靶封闭在真空玻璃管球内； 对于转靶还要附加高真空系统（由机械泵和分 子泵两级抽空）以保证灯丝和靶面在高温下不 被氧化。一般地，封闭靶功率比较低，最高为 3 kW；转靶的功率较高，通常高于12kW, 其优 点是可提高对含量少，灵敏度低的样品的检出 限。
5.冷却水 带走电子动能转化的热量(99%)
X射线的性质
X射线也是一种电磁波 同样具有波粒两重性。 1. 波动性 表现在:它以一定的波长和
频率在空间传播，如晶体 的衍射、干涉和偏振现象。 2. 粒子性 表现在:以光子的形式在辐 射和吸收时具有能量、质量 和动量。如光的发射、吸收 和散射现象。
三、特征X射线
为布拉格角，
为入射X射线波长， n为衍射级数，
hkl为晶面指标，hkl为衍射指标，
h = nh，k = nk，l =nl。
由布拉格方程可知： （1） sin = / 2d 1，
1914年诺贝尔物理学奖——晶体的X射线衍射
1914年诺贝尔物理学奖——晶体的X射线衍射1914年诺贝尔物理学奖授予德国法兰克福大学的劳厄（Max vonLaue，1879—1960），以表彰他发现了晶体的X射线衍射。
劳厄发现X射线衍射是20世纪物理学中的一件有深远意义的大事，因为这一发现不仅说明了X射线是一种比可见光波长短1000倍的电磁波，使人们对X 射线的认识迈出了关键的一步，而且还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。
这一发现继佩兰（Perrin）的布朗运动实验之后，又一次向科学界提供证据，证明原子的真实性。
从此以后，X射线学在理论和实验方法上飞速发展，形成了一门内容极其丰富、应用极其广泛的综合学科。
劳厄当时正在德国慕尼黑大学任教。
他是1909年来到慕尼黑大学的，因为那时索末菲正在那里。
索末菲的讲课和讨论班吸引了许多年轻的物理学家来到慕尼黑，讨论的主题都与当时物理学在理论和实验方面的新的概念和发现有关。
其中有关X射线的本性的各种看法也是主题之一。
劳厄在理论物理学方面有很深的造诣，同时也密切关注实际物理现象，特别是在光学和辐射方面。
他很早就对狭义相对论发生了兴趣，曾从光学的光行差现象为相对论提供了独特的证明，并写了一本小册子介绍相对论。
劳厄自从1909年来到慕尼黑大学后，由于受到伦琴的影响，注意力始终放在X射线的本性上。
他完全了解有关这方面的研究现状和面临的困境，他倾向于波动说，知道问题的关键在于实现X射线的干涉或衍射。
正好这时索末菲把编纂《数学科学百科全书》中“波动光学”条目的任务交给劳厄。
为此劳厄研究了晶格理论。
晶体的点阵结构在当时虽然还是一种假设，但是在劳厄看来却是合情合理的。
他坚决站在原子论这一边，反对某些哲学家怀疑原子存在的观点。
他认为：没有什么无懈可击的认识论论据能够驳斥这一事实，实际经验却不断地提供新鲜证据支持这一事实。
由于他对晶体空间点阵有如此深刻的认识，所以当索末菲的博士研究生厄瓦尔德（P.Ewald）和他讨论晶体光学问题时，他敏锐地抓住了晶格间距的数量级，判定晶体可以作为X射线的天然光栅。
1915年诺贝尔物理学奖
1915年诺贝尔物理学奖1915年的物理学奖，奖给了英国的一对父子，父亲威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg，以下简称“老布拉格”）和儿子威廉·劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg，以下简称“小布拉格”），奖励他们使用X射线研究晶体结构的成就。
威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg，1862—1942）,出生于英国威格顿。
小的时候家境穷困，频繁遭受别人的羞辱。
但这些并没有压垮他，反而让他越发坚强。
于剑桥大学毕业后，先后在澳大利亚的阿德莱德大学和英国的利兹大学工作，24岁时就被聘为数学兼物理学教授。
威廉·劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg，1890—1971），出生于南澳大利亚的阿德莱德。
他在出生地的圣彼得学院接受早年教育后，进入阿德莱德大学学习。
1908年以优等成绩获得数学学位。
1909年随父去英国，考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院，并在那里获得博士学位。
小布拉格从小跟随父亲生活，在其工作的学校学习，得以和父亲一起从事X射线的晶体衍射实验研究。
1912年前，科学家对于晶体的结构知之甚少。
晶体学家认为，晶体在空间的排列是有序的，但却不知道重复的单元是一个原子、一个分子、一个离子，还是它们的粒子团。
布拉格父子，利用1912年德国物理学家劳厄的发现，展开对晶体的实质性研究。
劳厄认为，如果晶体在三维上有重复结构，这些重复结构就构成了晶格——粒子在一定的空间1范围内的规则排列，这些晶格以一定的方式使X射线发生衍射或散射。
通过X射线照射硫酸铜晶体的实验，让劳厄的理论到了证实。
照片显示，除了发射的X射线外，还有经过晶格衍射后，由很多点构成的一个圈。
老布拉格意识到，劳厄的实验是对他的有关X射线是由粒子构成的观点的挑战。
他想方设法加以证明，以便推翻劳厄的理论。
高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》测试卷(含答案解析)(7)
一、选择题1．(0分)[ID ：139812]现有如下说法：①在水分子内氢、氧原子间均以化学键相结合；②金属和非金属化合一定形成离子键；③离子键是阳离子和阴离子化合而形成的；④根据电离方程式HCl=H ＋＋Cl －，可知HCl 分子里存在离子键；⑤H 2分子和Cl 2分子的反应过程是H 2、Cl 2分子里共价键发生断裂生成H 、Cl 原子，而后H 、Cl 原子形成离子键的过程。
上述各种说法正确的是A ．①②⑤正确B ．都不正确C ．④正确，其他不正确D ．仅①正确2．(0分)[ID ：139803]短周期元素X 、Y 、Z 、W 的原子序数之和为32。
X 的最高正价和最低负价代数和等于0；其阴离子和He 原子具有相同的核外电子排布；Z 是地壳中含量最高的元素；W 的气态氢化物和其最高价含氧酸都是强酸。
下列说法错误的是A ．电负性：Z ＞W ＞Y ＞ XB ．X 和Y 形成的分子一定为正四面体结构C ．晶体YZ 2的配位数为12D ．有机物Y 3X 6W 2有4种结构(不考虑立体异构)3．(0分)[ID ：139867]下列说法正确的是A ．Fe 、Co 、Ni 在元素周期表中位于同一周期同一族B ．离子晶体的熔点：NaCl<KCl<RbCl<CsClC ．CO 2为极性分子，含有σ键与π键D ．金刚石和C 60互称为同素异形体，两者具有相同的晶体类型4．(0分)[ID ：139865]甲、乙、丙三种离子晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是A ．甲的化学式(X 为阳离子)为XYB ．乙中A 、B 、C 三种微粒的个数比是1:3:1C ．丙是CsCl 晶体的晶胞D ．乙中与A 距离最近且相等的B 有8个5．(0分)[ID ：139861]下列说法正确的是A ．最外层电子排布为1ns 的元素一定处于周期表IA 族B ．2SO 、3SO 都是极性分子C ．互为手性异构体的分子互为镜像D ．在晶体中有阳离子一定就有阴离子6．(0分)[ID ：139854]氮化硼(BN)晶体有多种相结构。
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1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
1884年6月取得了优等生数学考试第一部分的第三名，次年1月转入第二部分第一班学习。
1885年有一段时间他在卡文迪什实验室学习物理学，该年年底被选为南澳大利亚阿德莱德大学担任数学物理教授职位，后来相继担任利兹大学的卡文迪什物理学教授（1909年—1915年），伦敦大学学院的奎恩讲席物理学教授（1915年—1925年），皇家研究所的弗莱林化学教授。
在第一次世界大战期间，亨利·布拉格的研究课题是与测量潜水艇位置有关的水下声音的探测与测量。
他的这项工作得到了奖赏，这也是他科学生涯的顶峰。
他于1917年被任命为大英帝国骑士团司令官，1920年封为爵士，1931年获功勋奖章。
从1907年起他一直是皇家学会会员，然后在1935年被选为皇家学会主席。
他曾是十六所大学的名誉博士，而且是国外一些主要学会的会员。
他获得过许多奖章和奖金，其中应提到的是1916年的伦福德奖章和1930年由首相授予的柯普利奖章。
亨利·布拉格一生成果累累，他于1942年3月10日逝世。
劳伦斯·布拉格1890年3月13日出生于南澳大利亚的阿德莱德。
他在出生地的圣彼得学院接受早年教育后，进入阿德莱德大学学习，1908年以优等成绩获得数学学位。
1909年随父去英国，考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院，并于1912年在自然科学考试中获优等成绩。
就在这一年秋天，他开始研究劳厄发现的X射线衍射现象，并于11月在《剑桥哲学学会学报》上发表了关于这个课题的第一篇论文。
1914年劳伦斯·布拉格被选为三一学院自然科学研究员和讲师，同年荣获巴纳德奖章。
从1912年到1914年和父亲一起工作，研究的成果在1915年以摘要形式发表，题为“X射线和晶体结构”。
从这年到1919年，劳伦斯·布拉格担任法
国声波测绘地图总局的技术顾问，1918年获得大英帝国勋章和军功十字勋章。
1919年任曼彻斯特大学的兰沃西荣誉物理学教授一直到1937年。
他在1921年被选为皇家学会会员，1937年—1938年任国家物理实验室主任，这是英国专管计量工作的科学机构。
从1938到1953年任剑桥大学卡文迪什实验物理学教授。
1958年到1960年任频率顾问委员会主席。
他于1941年被封为爵士，并获剑桥大学文学硕士学位。
他获得都柏林大学、利兹大学、曼彻斯特大学、里斯本大学、巴黎大学、布鲁塞尔大学、列日大学、达勒姆大学的荣誉科学博士学位，科隆大学的荣誉哲学博士学位，圣安得鲁斯大学的荣誉法律博士学位。
他是英国很多团体的名誉成员，同时又是美国、法国、瑞典、中国、荷兰、比利时等国的科学院名誉院士，还是法国矿物和结晶学会名誉会员。
劳伦斯·布拉格于1931年获英国皇家学会的休斯奖章，1946年获皇家学会的皇家奖章，1948年获美国矿物学会的罗布林奖章。
劳伦斯·布拉格和他父亲在1915年发表了著名的论文后又合写了许多关于晶体结构的科学论文：《结晶状态》（1934年），《电学》（1936年），《矿物的原子结构》（1937年）。
劳伦斯·布拉格后来的主要兴趣是应用X射线分析蛋白质分子的结构，这项工作先是在剑桥大学的卡文迪什实验室进行，后来他在皇家研究所戴维－法拉第实验室时继续了这项研究。
这项研究获得了巨大成功，第一次确定了生命物质极其复杂的分子结构。
劳伦斯·布拉格年仅25岁时就荣获了诺贝尔奖，他是历史上最年轻的诺贝尔物理学奖获奖者。
1965年12月在斯德哥尔摩特意举行了庆贺他获得诺贝尔奖五十周年典礼。
亨利·布拉格和劳伦斯·布拉格在1913年—1914年的工作中创立了一个极重
要和极有意义的科学分支——X射线晶体结构分析。
如果说劳厄和他的同事们发现了X射线在晶体中的衍射，从而证明了X射线的波动特性，那么，利用X射线系统地探测晶体结构，则应归功于布拉格父子。
这项成果受到了科技界极大的关注，在他们成果发表之后的第三年即授予诺贝尔物理学奖就证明了这一点。