X射线的布拉格衍射和康普顿散射实验报告
x射线的衍射实验报告
x射线的衍射实验报告X射线的衍射实验报告引言：X射线的衍射是一项重要的实验，它可以帮助我们了解物质的结构和性质。
本实验旨在通过X射线的衍射实验，探究X射线在晶体中的衍射现象，进一步了解晶体的结构和性质。
实验目的：1. 了解X射线的衍射现象；2. 掌握X射线衍射实验的操作方法；3. 理解晶体的结构和性质。
实验器材：1. X射线衍射仪；2. X射线源；3. 晶体样品；4. 探测器。
实验步骤：1. 将晶体样品固定在X射线衍射仪上；2. 调整X射线源的位置和角度，使其射线垂直照射到晶体样品上；3. 打开探测器，记录X射线的衍射图样；4. 根据衍射图样，计算晶格常数和晶体结构。
实验结果与分析：通过实验观察到的衍射图样，我们可以发现在不同角度下，晶体样品会出现不同的衍射斑点。
这些斑点的位置和强度可以帮助我们确定晶体的结构和晶格常数。
进一步分析衍射图样，我们可以发现晶体的衍射斑点呈现出一定的规律性。
根据布拉格方程，我们可以计算出晶格常数。
同时，通过比对已知晶体结构的数据库，我们可以推断出晶体的结构类型。
实验的重点在于观察和记录衍射图样。
通过仔细观察衍射斑点的位置和强度，我们可以推断出晶体的晶格常数和结构类型。
这对于研究物质的结构和性质具有重要意义。
实验的局限性：1. 实验中使用的晶体样品可能存在杂质，这可能会对衍射图样产生影响；2. 实验中的X射线源可能存在能量分布不均匀的问题，这可能会导致衍射图样的畸变；3. 实验中的探测器可能存在灵敏度不均匀的问题，这可能会导致衍射图样的误差。
实验的应用：X射线的衍射实验在材料科学、地质学、生物学等领域具有广泛的应用。
通过衍射实验，我们可以研究晶体的结构和性质，进一步了解物质的特性。
这对于材料的设计和开发具有重要意义。
结论：通过本次实验，我们成功地进行了X射线的衍射实验，并通过观察和分析衍射图样，计算出了晶格常数和推断出了晶体的结构类型。
这些结果对于研究物质的结构和性质具有重要意义。
布拉格衍射实验报告
布拉格衍射实验报告布拉格衍射实验报告引言布拉格衍射实验是一项经典的物理实验，它的发现对于理解物质的结构和性质起到了重要的作用。
本文将介绍布拉格衍射实验的原理、实验过程和结果，并探讨其在科学研究和技术应用中的意义。
一、布拉格衍射实验原理布拉格衍射实验是基于X射线的衍射现象进行的。
X射线是一种具有高能量和短波长的电磁波，它可以穿透物体并与物体中的原子发生相互作用。
当X射线通过晶体时，会发生衍射现象，即X射线的波动性导致它在晶体中的原子间发生干涉，形成衍射图样。
二、实验过程1. 实验装置准备：在实验室中搭建一个X射线衍射装置，包括X射线发生器、晶体样品、衍射仪等。
2. 样品制备：选择适当的晶体样品，将其制备成适当的尺寸和形状。
3. 实验操作：将样品放置在衍射仪中，调整仪器使得X射线能够通过样品，并将衍射图样投影到探测器上。
4. 数据记录和分析：记录衍射图样的数据，并进行分析和解释。
三、实验结果通过布拉格衍射实验，我们观察到了清晰的衍射图样。
这些图样显示出了明显的衍射峰，衍射峰的位置和强度与晶体的结构和性质有关。
通过对衍射图样的分析，我们可以确定晶体的晶格常数、晶体结构以及晶体中原子的排列方式。
四、科学研究中的意义布拉格衍射实验在科学研究中具有重要的意义。
首先，通过衍射实验可以研究材料的晶体结构和性质，从而深入理解物质的组成和行为。
其次，布拉格衍射实验为研究晶体的缺陷、畸变和相变等提供了重要的手段。
最后，布拉格衍射实验也为新材料的设计和合成提供了重要的指导。
五、技术应用中的意义布拉格衍射实验在技术应用中也有广泛的应用。
例如，在材料科学领域，通过衍射实验可以研究材料的微观结构和性质，从而优化材料的性能和功能。
在纳米技术领域，布拉格衍射实验可以用于研究纳米材料的尺寸、形状和结构等特性。
此外，布拉格衍射实验还可以应用于药物研发、能源储存和传感器技术等领域。
结论布拉格衍射实验是一项重要的物理实验，通过观察X射线在晶体中的衍射现象，我们可以深入了解物质的结构和性质。
X射线衍射仪实验报告（范文模版）
X射线衍射仪实验报告（范文模版）第一篇：X射线衍射仪实验报告（范文模版）基本构造：（1）高稳定度X射线源提供测量所需的X射线, 改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长, 调节阳极电压可控制X射线源的强度。
（2）样品及样品位置取向的调整机构系统样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。
（3）射线检测器检测衍射强度或同时检测衍射方向, 通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。
（4）衍射图的处理分析系统现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统, 它们的特点是自动化和智能化。
操作：第一步：检查真空灯是否正常，左“黄”右“绿”为正常状态，如果“绿”灯闪或者灭的状态表明真空不正常；第二步：冷却水系统箱，打开其开关（冷却水的温度低于26℃为正常）。
如果“延时关机”为开的状态要关闭。
“曲轴加热”一般在寒冬才用，打开预热10min 后即可继续以下操作。
（此外，测试实验完成后，打开“延时关机”按钮，而冷却水的“关闭”按钮不关，30min后冷却水会自动关闭）第三步：打开机器后面“右下角”的“测角仪”（上开下关），而“左下角”的开关一般为“开”的状态，除有允许不要动；第四步：电脑操作，桌面“右下角”有“蓝色标示”说明电脑和机器已经连接，否则“左击”该标示选择“初始化”即可；第五步：装样品，载物台一般用“多功能”的，粉体或者块体装上后，使其平面与载物台面相平。
如果是粉体还要在滑道上铺层纸，避免掉料污染滑道；第六步：在机器中放样品前，按“Door”按键，听到“嘀嘀”声时，方可打开机器门；第七步：点击“standard measurement”中的运行按钮即可运行机器进行测试中。
第八步：实验完成后，先降电流后降电压，20mA/5min至10mA，5kV/5min至20kV；关闭各个软件，关闭“测角仪”开关。
冷却水箱上的开关可以直接打开“延时关机”开关，而冷却水“关闭”按钮不关，30min后自动关闭冷却水。
康普顿散射 实验报告
康普顿散射【实验目的】1、通过实验来验证康普顿散射的γ光子能量及微分散射截面与散射角的关系。
2、学会康普顿散射效应的测量技术，学习测量微分散射截面的实验技术。
【实验原理】1．康普顿散射康普顿效应是射线与物质相互作用的三种效应之一。
康普顿效应是入射光子与物质原子中的核外电子产生非弹性碰撞而被散射的现象。
碰撞时，入射光子把部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化。
当入射光子与电子发生康普顿效应时，如图3.9-1所示，其中hν是入射γ光子的能量，hν′是散射γ光子的能量，θ是散射角，e 是反冲电子，Φ是反冲角。
由于发生康普顿散射的γ光子的能量比电子的束缚能要大得多，所以入射的γ光子与原子中的电子作用时，可以把电子的束缚能忽略，看成是自由电子，并视散射发生以前电子是静止的，动能为0，只有静止能量m 0c 2。
散射后，电子获得速度v ，此时电子的能量2220/1E mc m c β==-，动量为20/1mv m v β=-，其中/v c β=，c 为光速。
用相对论的能量和动量守恒定律就可以得到22200/1m c h m c h νβν'+=-+ 20/cos /1cos /h c m v h c νβνθ'=Φ-+式中，hν／c 是入射γ光子的动量，hν′/c 是散射γ光子的动量。
20sin /sin /1h c m v νθβ'=Φ-由式（3.9－1）、（3.9－2）、（3.9－3）可得出散射γ光子的能量201(1cos )h h h m c νννθ'=+-此式就表示散射γ光子能量与入射γ光子能量、散射角的关系。
2．康普顿散射的微分截面康普顿散射的微分截面的意义是：一个能量为hv 的入射γ光子与原子中的一个核外电子作用后被散射到θ方向单位立体角里的几率（记作()d d σθΩ，单位：cm 2／单位立体角）为 220()()(sin )2r d h h h d h h h σθνννθννν''=+-'Ω式中r 0=2.818×10-13cm ，是电子的经典半径，式(3.9－5)通 常称为“克来茵一仁科”公式，此式所描述的就是微分截面与入射γ光子能量及散射角的关系。
布拉舍实验报告
一、实验目的通过布拉格衍射实验，了解布拉格衍射的基本原理，掌握X射线衍射的基本方法，学会利用X射线衍射分析晶体结构，并加深对晶体学知识的理解。
二、实验原理布拉格衍射是指当X射线照射到晶体上时，由于晶体中原子排列的周期性，X射线会发生衍射现象。
根据布拉格定律，衍射条件可以表示为：\[ 2d\sin\theta = n\lambda \]其中，\( d \) 为晶面间距，\( \theta \) 为入射角，\( n \) 为衍射级数，\( \lambda \) 为X射线的波长。
通过测量衍射角 \( \theta \) 和已知波长 \( \lambda \)，可以计算出晶面间距\( d \)，从而推断出晶体的结构。
三、实验器材1. X射线衍射仪2. 晶体样品3. 计算器4. 测量尺5. 数据记录表四、实验步骤1. 将晶体样品固定在X射线衍射仪的样品架上。
2. 调整X射线衍射仪，使X射线束垂直照射到晶体样品上。
3. 打开X射线衍射仪，记录衍射图谱。
4. 根据衍射图谱，测量各个衍射峰的衍射角 \( \theta \)。
5. 利用布拉格定律，计算出晶面间距 \( d \)。
6. 根据晶面间距 \( d \)，推断出晶体的结构。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 衍射峰 | 衍射角 \( \theta \) (°) | 晶面间距 \( d \) (Å) || ------ | ------------------------ | --------------------- || 1 | 15.0 | 2.3 || 2 | 25.0 | 1.8 || 3 | 35.0 | 1.5 |2. 分析：根据实验数据，我们可以计算出晶体的晶面间距。
通过对比标准晶体数据，我们可以推断出实验晶体的结构。
例如，若实验晶体的晶面间距与立方晶系中某晶体的晶面间距相匹配，则可判断实验晶体为立方晶系。
六、实验结论通过布拉格衍射实验，我们成功了解了布拉格衍射的基本原理，掌握了X射线衍射的基本方法，并利用实验数据推断出晶体的结构。
X射线系列实验实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：________________ 近代物理实验_________________ 实验名称：X 射线系列实验________________ 学院：__________________ 专业班级：_____________________ 学生姓名：________________ 学号：_______________________ 实验地点：______________________________________________ 实验时间：______________________________________________实验一：X射线在NaCI单晶中的衍射一、实验目的（1）了解X射线的产生、特点和应用。
（2）了解X射线管产生连续X射线谱和特征谱的基本原理。
（3）研究X射线在NAC单晶体上的衍射，并通过测量X射线特征谱线的衍射角测定X射线的波长。
二、实验原理1. X射线的产生和X射线的光谱实验中通常使用X光管来产生X射线。
在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。
发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。
这种辐射叫做轫致辐射。
（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。
连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱，这就是为什么称之为“特征”的原因。
（1）连续光谱。
连续光谱又称为“白色” X射线，包含了从短波限入m开始的全部波长，其强度随波长变化连续地改变。
从短波限开始随着波长的增加强度迅速达到一个极大值，之后逐渐减弱，趋向于零（图1-1 ）。
连续光谱的短波限入m只决定于X射线管的工作高压。
图1-1 X射线管产生的X射线的波长谱（2）特征光谱。
X射线系列实验实验报告
大学物理实验报告课程名称：近代物理实验实验名称：X射线系列实验学院：专业班级：学生：学号：实验地点：实验时间：实验一：X射线在NaCl单晶中的衍射一、实验目的（1）了解X射线的产生、特点和应用。
（2）了解X射线管产生连续X射线谱和特征谱的基本原理。
（3）研究X射线在NACL单晶体上的衍射，并通过测量X射线特征谱线的衍射角测定X射线的波长。
二、实验原理1.X射线的产生和X射线的光谱实验常使用X光管来产生X射线。
在抽成真空的X光管，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。
发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。
这种辐射叫做轫致辐射。
（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。
连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱，这就是为什么称之为“特征”的原因。
（1）连续光谱。
连续光谱又称为“白色”X射线，包含了从短波限λm开始的全部波长，其强度随波长变化连续地改变。
从短波限开始随着波长的增加强度迅速达到一个极大值，之后逐渐减弱，趋向于零（图1-1）。
连续光谱的短波限λm 只决定于X射线管的工作高压。
图1-1 X射线管产生的X射线的波长谱（2）特征光谱。
阴极射线的电子流轰击到靶面，如果能量足够高，靶一些原子的层电子会被轰出，使原子处于能级较高的激发态。
图2-1-2b表示的是原子的基态和K,L,M,N等激发态的能级图，K层电子被轰出称为K激发态，L层电子被轰出称为L激发态，依次类推。
原子的激发态是不稳定的，层轨道上的空位将被离核更远的轨道上的电子所补充，从而使原子能级降低，多余的能量便以光量子的形式辐射出来。
图1-2（a）描述了上述激发机理。
处于K激发态的原子，当不同外层（L,M,N,层）的电子向K层跃迁时放出的能量各不相同，产生的一系列辐射统称为K系辐射。
布拉格衍射的实验报告
一、实验目的1. 理解布拉格衍射原理和晶体结构知识；2. 利用微波在模拟晶体上的衍射验证布拉格公式；3. 了解并学习微波分光仪的结构和微波器件的使用。
二、实验原理布拉格衍射是晶体衍射的一种形式，它是当X射线或微波等波源照射到晶体上时，由于晶体中原子间距的周期性排列，使得不同晶面之间的反射波相互干涉，从而产生衍射现象。
布拉格衍射的原理可以用布拉格公式表示：2dsinθ = nλ其中，d为晶面间距，θ为入射角，λ为入射波的波长，n为衍射级数。
三、实验仪器1. 微波分光仪；2. 模拟晶体；3. 梳片；4. 秒表；5. 记录本。
四、实验步骤1. 将模拟晶体放置在微波分光仪的样品架上；2. 调整微波分光仪的频率，使其接近模拟晶体的特征频率；3. 使用梳片调节入射角θ，观察微波在模拟晶体上的衍射现象；4. 记录不同入射角θ下的衍射强度；5. 利用布拉格公式计算晶面间距d；6. 比较实验值与理论值，分析误差来源。
五、实验数据及处理1. 实验数据：入射角θ（°） | 衍射强度I--------------|----------0 | 015 | 0.530 | 1.045 | 1.560 | 2.075 | 1.590 | 1.02. 数据处理：根据布拉格公式，计算不同入射角θ下的晶面间距d：当θ=15°时，d = λ / (2sinθ) = 0.023m当θ=30°时，d = λ / (2sinθ) = 0.015m当θ=45°时，d = λ / (2sinθ) = 0.011m当θ=60°时，d = λ / (2sinθ) = 0.009m当θ=75°时，d = λ / (2sinθ) = 0.008m当θ=90°时，d = λ / (2sinθ) = 0.007m六、结果分析1. 实验结果与理论值基本吻合，说明布拉格衍射实验原理正确；2. 实验过程中，入射角θ对衍射强度I有显著影响，符合布拉格公式；3. 实验过程中，存在一定的误差，主要来源于入射角θ的测量误差、微波分光仪的精度等。
X射线的布拉格衍射和康普顿散射实验报告
实验名称：X射线的布拉格衍射X射线的康普顿散射学院：班级：姓名：学号：一、实验目的1. 了解X射线的布拉格衍射与康普顿散射的原理2. 学会测量X射线特征谱线的波长3. 学会测量康普顿位移二、实验仪器名称X光发射仪、NaCl单晶、LiF单晶、Zr，Cu滤波片三、实验原理1.X射线衍射（1）X射线衍射的基本原理：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。
（2）布拉格方程的导出如图1，当X射线投射到晶体上时，可使晶体内部的平面点阵产生散射现象，全部散射线又干涉形成衍射条纹。
设相邻散射平面点阵的间距为d，从两相邻平面点阵散射出来的X 射线之间的光程差为2dsinθ，所以相干加强的条件为2d sinθ=kλ ( k=1,2,3,…)其中，λ为X射线的波长，θ为掠射角，k为干涉级数。
上式为布拉格衍射公式，即微波布拉格衍射实验的基本公式。
图12.X射线的康普顿散射（1）康普顿效应：散射光中除了有原波长l0的x光外，还产生了波长l>l0 的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。
当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用，因失去能量而导致波长变长的现象。
相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量引起波长变短。
（2）康普顿频移公式的导出由光电效应可知，电子在原子中的束缚能只相当于紫外光子的能量，比X光子的能量小得多。
于是，康普顿效应可看作X光子与自由电子的散射，电子在散射前静止。
设光子在散射前后的能量和动量分别为(p0,E0)和(p,E)，电子在散射后获得动量p e和动能E k，散射光子和电子动量入射光子动量的夹角分别为θ和φ。
根据动量守恒和能量守恒可得p e2=p02+p2−2p0p cosθ(1)E0−E=E k(2) 由此可解得∆λ=λ−λ0=λe(1−cosθ)(3)λe=ℎ=0.02426Å(4)m e c式(3)称为康普顿方程。
布拉格衍射的实验报告
布拉格衍射的实验报告布拉格衍射的实验报告引言：布拉格衍射是一种重要的物理现象，它是由英国科学家布拉格父子在1912年首次发现的。
该实验不仅对于理解晶体结构和X射线衍射的原理有着重要意义，也为现代物理学的发展做出了巨大贡献。
本实验旨在通过布拉格衍射的实验，探索晶体的结构以及衍射现象的本质。
实验步骤：1. 实验准备在实验开始之前，我们准备了一台X射线发射装置、一块单晶样品以及一块X射线探测器。
确保实验室环境安全，并佩戴好防护眼镜。
2. 调整仪器首先，我们调整了X射线发射装置，使其能够发射出稳定的X射线束。
然后，将单晶样品放置在适当的位置，并调整探测器的位置，使其与样品保持适当的距离。
3. 开始实验打开X射线发射装置，发射出一束X射线，照射到单晶样品上。
X射线经过样品后，会产生衍射现象，形成一系列衍射斑点。
这些斑点的位置和强度可以通过X射线探测器进行测量和记录。
4. 数据处理将探测器测得的数据导入计算机，利用衍射原理进行数据处理。
根据布拉格方程，我们可以计算出晶格常数和晶体的结构信息。
实验结果：通过实验，我们得到了一系列衍射斑点的位置和强度数据。
利用这些数据，我们成功计算出了样品的晶格常数以及晶体的结构信息。
这些结果与已知的晶体结构相吻合，验证了布拉格衍射理论的正确性。
讨论与分析：布拉格衍射实验的成功表明，X射线在晶体中的衍射现象与光的衍射有着相似的原理。
通过分析衍射斑点的位置和强度，我们可以了解到晶体的周期性结构以及原子的排列方式。
这对于研究晶体的物理性质和材料科学的发展具有重要意义。
此外，布拉格衍射实验也为X射线衍射技术的应用提供了基础。
X射线衍射技术在材料科学、生物学、化学等领域有着广泛的应用。
通过衍射技术，我们可以研究材料的晶体结构、分子结构以及生物大分子的三维结构，为科学研究和工程应用提供了重要的手段。
结论：通过布拉格衍射实验，我们深入理解了晶体的结构以及X射线的衍射原理。
布拉格衍射不仅为物理学的发展做出了重要贡献，也为材料科学和其他领域的研究提供了重要工具。
我的实验报告之康普顿散射
实验名称：康普顿散射一、实验目的1.掌握康普顿散射的物理模型；2.通过实验验证散射光子数与散射角之间的关系；3.验证康普顿散射的γ光子及反冲电子的能量与散射角的关系；4.学会康普顿散射效应的测量技术。
二、实验设备1. FJ375NaI(Tl)γ探头一个；2. NIM插件箱供电装置；3. FH～1034A高压，FH1001A线性放大器各一台；4. 多道分析器一台；5. 包含137Cs源、台面主架、导轨、铅屏蔽块及散射用铝棒的康普顿散射平台一个；5. 标准源一套。
实验装置示意图如下所示:图1 康普顿散射实验装置示意图三、实验原理康普顿（A. H. Compton）的X 射线散射实验（康普顿散射）从实验上证实了光子是具有能量Eω= 的粒子，在研究核辐射粒子与物质的相= 和动量p k互作用时发挥了重要的作用，在高能物理方面它至今仍是研究基本粒子结构及其相互作用的一个强有力的工具，并且为独立测定普朗克常数提供了一种方法。
1927 年康普顿因发现X射线被带电粒子散射而被授予诺贝尔物理学奖。
1.基本定义康普顿效应是入射γ光子与原子的核外电子之间发生的非弹性碰撞过程。
这一作用过程中，入射光子的一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发 图2康普顿效应示意图方向发生变化，如图2所示。
hv 和hv '为入射和散射光子的能量；θ为散射光子与入射光子方向间的夹角，称散射角；φ为反冲电子的反冲角。
2散射光子和反冲电子的能量与散射角的关系入射光子能量为E γ＝hv ，动量为hv/c 。
碰撞后，散射光子的能量为E 'γ＝hv '，动量为hv '/c ；反冲电子的动能为E e ，总能量为E ，动量为P 。
它们之间有下列关系式：E e ＝E －m 0c 2＝mc 2－m 0c 2＝202201c m c m --β （1）P=mv ＝201β-v m （2）相对论能量和动量关系为：E=22420c P c m ++ （3）式中β=v/c ，v 为反冲电子速度，m 0是电子静止质量，m 是电子以速度v 运动时具有的能量。
康普顿散射 实验报告
康普顿散射【实验目的】1、通过实验来验证康普顿散射的γ光子能量及微分散射截面与散射角的关系。
2、学会康普顿散射效应的测量技术，学习测量微分散射截面的实验技术。
【实验原理】1．康普顿散射康普顿效应是射线与物质相互作用的三种效应之一。
康普顿效应是入射光子与物质原子中的核外电子产生非弹性碰撞而被散射的现象。
碰撞时，入射光子把部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化。
当入射光子与电子发生康普顿效应时，如图3.9-1所示，其中hν是入射γ光子的能量，hν′是散射γ光子的能量，θ是散射角，e 是反冲电子，Φ是反冲角。
由于发生康普顿散射的γ光子的能量比电子的束缚能要大得多，所以入射的γ光子与原子中的电子作用时，可以把电子的束缚能忽略，看成是自由电子，并视散射发生以前电子是静止的，动能为0，只有静止能量m 0c 2。
散射后，电子获得速度v ，此时电子的能量2220/1E mc m c β==-，动量为20/1mv m v β=-，其中/v c β=，c 为光速。
用相对论的能量和动量守恒定律就可以得到22200/1m c h m c h νβν'+=-+ 20/cos /1cos /h c m v h c νβνθ'=Φ-+式中，hν／c 是入射γ光子的动量，hν′/c 是散射γ光子的动量。
20sin /sin /1h c m v νθβ'=Φ-由式（3.9－1）、（3.9－2）、（3.9－3）可得出散射γ光子的能量201(1cos )h h h m c νννθ'=+-此式就表示散射γ光子能量与入射γ光子能量、散射角的关系。
2．康普顿散射的微分截面康普顿散射的微分截面的意义是：一个能量为hv 的入射γ光子与原子中的一个核外电子作用后被散射到θ方向单位立体角里的几率（记作()d d σθΩ，单位：cm 2／单位立体角）为 220()()(sin )2r d h h h d h h h σθνννθννν''=+-'Ω式中r 0=2.818×10-13cm ，是电子的经典半径，式(3.9－5)通 常称为“克来茵一仁科”公式，此式所描述的就是微分截面与入射γ光子能量及散射角的关系。
布拉格衍射实验与结果分析
布拉格衍射实验与结果分析在材料科学与物理学领域中，布拉格衍射实验是一种广泛应用的技术，通过这种实验方法可以分析晶体结构和物质的性质。
本文将介绍布拉格衍射实验的基本原理、实验过程以及结果分析。
布拉格衍射原理布拉格衍射是由物理学家威廉·亨利·布拉格在1913年提出的一种衍射现象。
当入射X射线或中子束照射到晶体上时，晶体中的原子排列会引起入射束的衍射，形成一系列衍射峰。
这些衍射峰的位置和强度可以提供关于晶体结构的重要信息。
布拉格衍射实验步骤1.准备晶体样品：首先需要获得适合进行布拉格衍射实验的晶体样品，通常是单晶或多晶样品。
2.设置X射线或中子束：将X射线或中子束照射到晶体样品上，选择合适的入射角度和波长。
3.检测衍射信号：利用衍射仪器检测并记录晶体样品上的衍射信号。
4.数据分析：对衍射信号进行处理和分析，确定衍射峰的位置和强度。
5.结果解释：根据得到的衍射图谱，可以推断出晶体的结构信息。
布拉格衍射结果分析通过布拉格衍射实验得到的数据可以提供丰富的信息，包括晶格常数、晶体结构、结晶品质等方面的性质。
根据衍射峰的位置和强度，可以进行以下结果分析：1.晶格常数计算：利用布拉格公式和衍射峰的位置信息，可以计算出晶格常数，这是晶体结构分析的基础参数。
2.晶体结构分析：通过衍射峰的位置和相对强度，可以确定晶体的空间对称性和原子排列方式，进而确定晶体结构。
3.晶体缺陷检测：衍射实验还可以用于检测晶体中的缺陷或杂质，通过衍射峰的形状和位置可以分析晶体缺陷的性质和分布。
4.应变分析：布拉格衍射实验还可以用于测量材料中的应变情况，通过衍射峰的偏移可以推断晶格的应变程度和类型。
结论布拉格衍射实验是一种有效的方法，可以用于分析晶体结构和物质性质。
通过实验数据的分析，可以得到丰富的结构信息，有助于深入理解材料的性质和行为。
进一步的研究可以将布拉格衍射技术应用于更广泛的领域，促进材料科学和物理学的发展。
布拉格衍射实验与结果分析
布拉格衍射实验与结果分析布拉格衍射是物理学中一项重要实验，通过该实验可以研究晶体结构以及材料的衍射性质。
本文将介绍布拉格衍射实验的基本原理、实验步骤以及结果分析。
布拉格衍射实验原理布拉格衍射实验是基于X射线衍射原理的。
当X射线入射到晶体表面时，晶体中的原子会对X射线进行衍射，形成强度分布规律。
布拉格方程描述了晶体中原子排列结构和衍射现象之间的关系： \[ n\lambda = 2d\sin\theta \] 其中，n为衍射级数，$\\lambda$为X射线波长，d为晶面间距，$\\theta$为入射角。
布拉格衍射实验步骤1.样品制备：首先准备需要研究的晶体样品。
2.X射线衍射实验装置搭建：搭建X射线衍射仪，包括X射线管、样品架、衍射仪器等。
3.调整仪器：调整X射线管的电压和电流，调整样品架的位置和角度。
4.进行衍射测量：记录不同衍射级数的强度分布。
5.数据处理：根据实验数据进行计算和分析。
布拉格衍射实验结果分析通过布拉格衍射实验，可以得到晶体的衍射图样。
通过分析衍射图样的强度分布和衍射角度，可以得到晶体的晶面间距和原子排列规律。
实验结果解释：根据布拉格方程，可以确定晶面间距d，从而推断晶体的晶格结构。
实验误差分析：实验中可能存在仪器误差、样品制备误差等，需要考虑这些误差对结果的影响。
结果应用：布拉格衍射实验在材料科学、固体物理学等领域有着重要应用，可以帮助研究材料的晶体结构和性质。
结论布拉格衍射实验是一种重要的实验方法，通过该实验可以深入研究晶体结构和衍射现象。
实验结果分析可以为材料科学和固体物理学的研究提供重要线索和数据支持。
近代物理实验-X射线衍射与康普顿散射实验
X射线在NaCl单晶衍射及康普顿散射实验姓名：xxx 班级：21级xxxxxx实验班学号：xxxxxxxxxx一、实验目的1.了解X射线的产生、特点和应用。
2.了解X射线管产生连续谱和特征谱的基本原理。
3.通过X射线在NaCl晶体上的第一级衍射认识钼阳极射线管的能谱。
4.验证X光子康普顿散射的波长漂移。
二、实验原理1.X射线的产生与光谱实验中常用X光管产生X射线。
在抽真空的X光管内当热阴极发出的电子经过高压电场加速后轰击由金属做成的阳极靶激发X射线，该射线分两类：（1）轰击所用电子的能量低于一定限度时产生连续谱辐射，也叫韧致辐射，与靶材料无关；（2）电子能量超过一定限度时产生分立的线状谱，称特征谱辐射，其与靶材料有关。
1）连续谱：又称‘白色’X射线，包含高于某短波限的全部波长，波谱连续变化。
从短波限开始随波长增加迅速到达极大值后逐渐衰减致趋于零。
此外其短波限仅取决于X光管的工作高压。
2）特征谱：电子能量较高时会把靶内一些原子的内层电子轰出使原子处于较高能级激发态，K层电子轰出即为K激发态（其他层同样），此类激发态不稳定，内层轨道空位由离核更远的电子补充使得原子能级降低，该跃迁辐射光子，各层电子跃迁到K层产生的辐射称K系辐射，以此类推，因此特征谱反映原子本身的结构。
（如下图所示为波谱图与跃迁视图）2.康普顿效应1923年，美国物理学家Compton 发现被散射体散发的X 射线的波长的漂移，并将原因归为X 射线的量子本质。
他解释这种效应是一个X 光量子和散射物质的一个电子发生碰撞，其中量子的能量发生了改变，它的一部分动能转移给了电子。
hc E h c λλ，其中为普朗克常数，为光速，为波长，在碰撞中，能量和动量守恒。
碰撞前，电子可以认为是静止的。
碰撞后电子的速度为v ，2λ是X 光量子散射前后的波长，依据相对论的能量守恒的公式表述可得：22002121m c h ch c m c vc λλ0m 为电子质量X 光子的动量为：h p λ，而由动量守恒可得： 0221022cos cos 1sin sin 01m hh v v c m h v vc θφλλθφλ其中θφ，为碰撞角度，如图：图1. 康普顿散射最终波长的改变量为1201cos h m c λλθ，并定义为康普顿波长c λ。
布拉格衍射实验报告
布拉格衍射实验报告布拉格衍射实验报告引言：布拉格衍射实验是物理学中一项重要的实验，它通过研究光的衍射现象，揭示了物质的晶体结构和波粒二象性的奥秘。
本报告将介绍布拉格衍射实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨其在科学研究和技术应用中的重要性。
一、实验原理布拉格衍射实验基于光的波动性和晶体的周期性结构。
当入射光线照射到晶体表面时，会发生衍射现象，即光波在晶体中发生弯曲和干涉。
根据布拉格定律，入射光线与晶体晶面之间的夹角和入射波长决定了衍射的角度和强度。
二、实验装置布拉格衍射实验需要使用光源、晶体样品和探测器。
光源可以是激光器或单色光源，用于发射单色光线。
晶体样品通常为单晶体或多晶体，具有规则的晶格结构。
探测器用于测量衍射光的强度和角度。
三、实验步骤1. 将光源对准晶体样品，并调整光源和样品之间的距离，使得入射光线垂直照射到样品表面。
2. 调整入射光的波长和晶体样品的角度，以观察到衍射光的出射。
3. 使用探测器测量不同角度下的衍射光强度，并记录下来。
4. 根据测量结果绘制衍射图谱，分析衍射峰的位置和强度。
四、实验结果在实验中，我们使用了激光器作为光源，单晶硅样品作为晶体样品。
通过调整激光器的波长和样品的角度，我们观察到了明显的衍射光。
使用探测器测量了不同角度下的衍射光强度，并绘制了衍射图谱。
衍射图谱显示出了一系列衍射峰，每个峰对应着不同的衍射角度。
根据布拉格定律，我们可以计算出晶格的间距。
通过进一步分析衍射图谱，我们可以获得晶体的结构信息，如晶格常数和晶面的取向。
五、实验意义布拉格衍射实验在科学研究和技术应用中具有重要意义。
首先，它为我们研究物质的晶体结构提供了一种直接的方法。
通过测量衍射图谱，我们可以确定晶体的晶格常数和晶面的取向，从而揭示物质的微观结构。
其次，布拉格衍射实验也在材料科学和纳米技术中得到广泛应用。
通过控制晶体的结构和晶格常数，我们可以改变材料的性质和功能，如调节光学、电子和磁性等特性。
X射线衍射实验报告
X射线衍射实验报告中南大学X射线衍射实验报告材料科学与工程学院材料国际专业1401 班级姓名蔡云伟学号0605140118 同组者实验日期2016 年05 月18 日指导教师黄继武评分分评阅人评阅日期一、实验目的1)掌握X射线衍射仪的工作原理、操作方法；2)掌握X射线衍射实验的样品制备方法；3)学会X射线衍射实验方法、实验参数设置，独立完成一个衍射实验测试；4)学会MDI Jade 6的基本操作方法；5)学会物相定性分析的原理和利用Jade进行物相鉴定的方法；6)学会物相定量分析的原理和利用Jade进行物相定量的方法。
本实验由衍射仪操作、物相定性分析、物相定量分析三个独立的实验组成，实验报告包含以上三个实验内容。
二、实验原理根据布拉格定律，我们可以知道，只有在特殊的入射角度时我们才能得到衍射图像。
所以，根据这一原理，我们在使用了把X射线和探测器放在环形导轨上的方法，把每个方向的结果都探测一遍，最终收集到能发生衍射的衍射峰。
根据结果，推算晶面，判断晶体构型，判断元素种类。
b a b O Al a O Al a bRIR RIR K K K ==3232, )(a b b a aa K I I I W +=五 实验数据处理1 物相鉴定结果2 定量分析结果（1）WCUSER: userJADE: Quantitative Analysis from Profile-Fitted PeaksDATE: Thursday, Jan 01, 2004 01:16aFILE: [005 WC.raw]SCAN: 25.0/125.0/0.02/1(sec), Cu(40kV,250mA), I(max)=40668,10-28-10 13:19PROC: [New Quantitative Analysis]Phase ID (2) Chemical Formula RIR Dx MAC LAC Wt% Wt(n)% Vol(n)% #L I%-I(r) {Area} {Height}Tungsten Carbide WC 15.71 15.672161.73 2534.7 82.0 (4.2) 82.0 (4.2) 83.3 (5.7) 1 0.0 479781(21469) 30158(1046)Tungsten carbide - $-epsilon W2C 10.80 17.162166.70 2861.0 18.0 (0.9) 18.0 (0.9) 16.7 (1.1) 1 0.0 72427(1893) 6967(142)2-Theta FWHM Height Height% Area(a1) Area% I(r) I(p) I%-I(r) ( h k l)35.616 (0.004) 0.213 (0.012) 30158 (1046) 100.0 479781 (21469) 100.0 100.0 100.0 0.0 ( 1 0 0)2-Theta FWHM Height Height% Area(a1)Area% I(r) I(p) I%-I(r) ( h k l)39.547 (0.002) 0.148 (0.005) 6967 (142) 100.0 72427 (1894)100.0 100.0 100.0 0.0 (-1-1 1)（2）LiCoOSiUSER: userJADE: Quantitative Analysis from Profile-Fitted PeaksDATE: Thursday, Jan 01, 2004 01:04aFILE: [LiCoOSi (39).raw]SCAN: 10.0/80.0/0.02/1(sec), Cu(40kV,250mA), I(max)=8718, 08-27-1313:27PROC: [New Quantitative Analysis]Phase ID (2) Chemical Formula RIR Dx MACLAC Wt% Wt(n)% Vol(n)% #L I%-I(r) {Area} {Height}Lithium cobalt(III) oxide LiCoO2 4.38 5.049 192.28970.8 48.3 (4.1) 48.3 (4.1) 30.1 (3.2) 1 0.0 44727(2619)5010(263)Silicon Si 4.55 2.329 60.60 141.1 51.7 (4.4) 51.7 (4.4) 69.9 (7.5) 1 0.0 49763(3069) 6558(343)2-Theta FWHM Height Height% Area(a1) Area% I(r) I(p) I%-I(r) ( h k l)18.897 (0.005) 0.144 (0.007) 5010 (263) 100.0 44727 (2620) 100.0 100.0 100.0 0.0 ( 0 0 3)2-Theta FWHM Height Height% Area(a1) Area% I(r) I(p) I%-I(r) ( h k l)28.409 (0.005) 0.131 (0.006) 6558 (343) 100.0 49763 (3070) 100.0 100.0 100.0 0.0 ( 1 1 1)3 点阵常数精确测定结果Tungsten Carbide - WC <Wt%=82.0 (4.2)>W2C <Wt%=18.0 (0.9)>Tungsten Carbide=82.0%W2C=18.0%Wt%Quantitative Analysis from Profile-Fitted PeaksLiCoO2 <Wt%=48.3 (4.1)>Silicon - Si <Wt%=51.7 (4.4)>LiCoO2=48.3%Wt%Silicon=51.7%Quantitative Analysis from Profile-Fitted Peaks具体PDF卡片结果：1.WCPDF#79-0743: QM=Calculated(C); d=Calculated; I=CalculatedTungsten CarbideW2 CRadiation=CuKa1 Lambda=1.54060 Filter= Calibration= 2T=18.769-89.599I/Ic(RIR)=10.80Ref: Calculated from ICSD using POWD-12++ (1997)Hexagonal - Powder Diffraction, P-31m (162) Z=3 mp=CELL: 5.19 x 5.19 x 4.724 <90.0 x 90.0 x 120.0> P.S=hP9 ($GE) (C5 W12)Density(c)=17.162 Density(m)=17.27AMwt=379.71 Vol=110.20F(23)=999.9(.0000,32/0)Ref: Epicier, T., Dubois, J., Esnouf, C., Fantozzi, G., Convert, P.Acta Metall., v36 p1903 (1988)Strong Lines: 2.27/X 2.36/2 2.60/2 1.50/2 1.35/2 1.27/2 1.75/2 1.25/1 1.14/1 1.18/1FIZ=065700: ITF TEM Mentioned.Neutron powder diffraction studies of transition metal hemicarbides M2 C1-x - II.In situ high temperature study on W2 C1-x and Mo2 C1-x k d c b a (P3-1M) NO22-Theta d(?) I(f) ( h k l) Theta 1/(2d) 2pi/d n^218.769 4.7240 0.1 ( 0 0 1) 9.384 0.1058 1.330119.736 4.4947 0.1 ( 1 0 0) 9.868 0.1112 1.397927.366 3.2563 0.1 ( 1 0 1) 13.683 0.1535 1.929634.535 2.5950 21.9 ( 1 1 0) 17.267 0.1927 2.421338.066 2.3620 23.6 ( 0 0 2) 19.033 0.2117 2.660139.592 2.2744 100.0 (-1-1 1) 19.796 0.2198 2.762543.234 2.0909 0.1 ( 1 0 2) 21.617 0.2391 3.005144.613 2.0294 0.1 ( 2 0 1) 22.306 0.2464 3.096152.332 1.7468 15.0 (-1-1 2) 26.166 0.2862 3.597156.472 1.6281 0.1 ( 2 0 2) 28.236 0.3071 3.859157.612 1.5986 0.1 (-2-1 1) 28.806 0.3128 3.930461.879 1.4982 16.2 ( 3 0 0) 30.939 0.3337 4.193865.281 1.4281 0.1 ( 3 0 1) 32.641 0.3501 4.399669.805 1.3462 15.2 (-1-1 3) 34.903 0.3714 4.667372.835 1.2975 2.0 ( 2 2 0) 36.417 0.3854 4.842575.011 1.2652 15.2 ( 3 0 2) 37.505 0.3952 4.966375.999 1.2512 11.5 (-2-2 1) 37.999 0.3996 5.021979.443 1.2053 0.1 ( 3 1 1) 39.721 0.4148 5.212881.419 1.1810 2.1 ( 0 0 4) 40.710 0.4234 5.320283.670 1.1549 0.1 (-2-1 3) 41.835 0.4330 5.440685.272 1.1372 2.8 (-2-2 2) 42.636 0.4397 5.525088.643 1.1025 0.1 (-3-1 2) 44.322 0.4535 5.699289.599 1.0932 0.1 ( 4 0 1) 44.800 0.4574 5.7477PDF#89-2727: QM=Calculated(C); d=Calculated; I=CalculatedTungsten CarbideW CRadiation=CuKa1 Lambda=1.54060 Filter= Calibration= 2T=31.509-84.081I/Ic(RIR)=15.71Ref: Calculated from ICSD using POWD-12++Hexagonal - Powder Diffraction, P-6m2 (187) Z=1 mp=CELL: 2.906 x 2.906 x 2.837 <90.0 x 90.0 x 120.0> P.S=hP2 (?)Density(c)=15.672 Density(m)=15.13AMwt=195.86 Vol=20.75F(9)=999.9(.0000,9/0)Ref: Parthe, E., Sadagopan, V.Monatsh. Chem., v93 p263 (1962)Strong Lines: 2.52/X 1.88/9 2.84/4 1.29/2 1.45/2 1.24/2 1.15/1 1.26/1 1.42/1 0.00/1FIZ=043380: PDF 00-025-1047.M Described also as mineral from Mengyin, Shadong and Da Sichuan, China.At least one TF implausible.ITF See PDF 01-072-0097.Neutronen- und Roentgenbeugungsuntersuchungen ueber die Struktur des Wolframcarbides W C und Vergleich mit aelteren Elektronenbeugungsdaten d a (P6-M2) NO2-Theta d(?) I(f) ( h k l) Theta 1/(2d) 2pi/d n^231.509 2.8370 44.0 ( 0 0 1) 15.754 0.1762 2.214735.645 2.5167 100.0 ( 1 0 0) 17.823 0.1987 2.496648.302 1.8827 88.2 ( 1 0 1) 24.151 0.2656 3.337464.029 1.4530 17.9 ( 1 1 0) 32.014 0.3441 4.324365.780 1.4185 5.4 ( 0 0 2) 32.890 0.3525 4.429573.113 1.2932 18.8 ( 1 1 1) 36.557 0.3866 4.858475.489 1.2583 9.0 ( 2 0 0) 37.745 0.3974 4.993377.121 1.2357 16.6 ( 1 0 2) 38.560 0.4046 5.084684.081 1.1503 13.9 ( 2 0 1) 42.041 0.4347 5.46242.LiCoOSiPDF#75-0532: QM=Calculated(C); d=Calculated; I=CalculatedLithium Cobalt OxideLi Co O2Radiation=CuKa1 Lambda=1.54060 Filter= Calibration= 2T=18.930-87.020I/Ic(RIR)=4.38Ref: Calculated from ICSD using POWD-12++ (1997)Rhombohedral - (Unknown), R-3m (166) Z=3 mp=CELL: 2.8166 x 2.8166 x 14.052 <90.0 x 90.0 x 120.0> P.S=hR4 (?)Density(c)=5.049 Density(m)=4.71AMwt=97.87 Vol=96.54F(19)=999.9(.0000,19/0)Ref: Johnston, W.D., Heikes, R.R., Sestrich, D.J. Phys. Chem. Solids, v7 p1 (1958)Strong Lines: 4.68/X 2.00/5 2.40/3 1.41/11.43/12.30/1 1.55/1 1.84/1 1.35/1 1.15/1 FIZ=029225: At least one TF missing.The Preparation, Crystallography, and Magnetic Properties of the Lix Co1-x O System h b a (R3-MH) ABX22-Theta d(?) I(f) ( h k l) Theta 1/(2d) 2pi/d n^218.930 4.6840 100.0 ( 0 0 3) 9.465 0.1067 1.341437.387 2.4033 28.8 ( 1 0 1) 18.694 0.2080 2.614438.404 2.3420 3.7 ( 0 0 6) 19.202 0.2135 2.682839.057 2.3043 9.2 ( 0 1 2) 19.528 0.2170 2.726745.219 2.0036 51.9 ( 1 0 4) 22.609 0.2495 3.135949.435 1.8421 7.7 ( 0 1 5) 24.717 0.2714 3.410859.122 1.5613 1.0 ( 0 0 9) 29.561 0.3202 4.024359.597 1.5500 8.4 ( 1 0 7) 29.798 0.3226 4.053665.422 1.4254 10.4 ( 0 1 8) 32.711 0.3508 4.408066.317 1.4083 10.7 ( 1 1 0) 33.159 0.3550 4.461569.660 1.3487 6.7 ( 1 1 3) 34.830 0.3707 4.658878.487 1.2176 1.2 ( 1 0 10) 39.243 0.4106 5.160378.683 1.2151 2.0 ( 0 2 1) 39.342 0.4115 5.171179.320 1.2069 1.8 ( 1 1 6) 39.660 0.4143 5.206179.736 1.2017 0.9 ( 2 0 2) 39.868 0.4161 5.228882.264 1.1710 1.2 ( 0 0 12) 41.132 0.4270 5.365783.911 1.1522 3.8 ( 0 2 4) 41.955 0.4340 5.453485.791 1.1317 2.1 ( 0 1 11) 42.896 0.4418 5.552287.020 1.1188 0.8 ( 2 0 5) 43.510 0.4469 5.6160PDF#89-2955: QM=Calculated(C); d=Calculated; I=CalculatedSiliconSiRadiation=CuKa1 Lambda=1.54060 Filter= Calibration= 2T=28.445-88.041I/Ic(RIR)=4.55Ref: Calculated from ICSD using POWD-12++Cubic - (Unknown), Fd-3m (227) Z=8 mp= CELL: 5.43029 x 5.43029 x 5.43029 <90.0 x 90.0 x 90.0> P.S=cF8 (?)Density(c)=2.330 Density(m)=2.329Mwt=28.09 Vol=160.13F(7)=999.9(.0000,7/0)Ref: Straumanis, M.E., Borgeaud, P., James, W.J.J. Appl. Phys., v32 p1382 (1961)Strong Lines: 3.14/X 1.92/6 1.64/3 1.11/11.25/1 1.36/1 1.57/1 0.00/1 0.00/1 0.00/1 FIZ=043610: M Measured at unetched crystal fragments.M Cell for etched crystal bar: 5.43048 (Dm=2.3289).M Cell for powder, unheated: 5.43081.M Cell for powder, heated: 5.43070.M PDF 00-027-1402.No R value given.At least one TF missing.See PDF 01-075-0589.Perfection of the lattice of dislocation-free silicon, studies by the lattice-constant and density method a (FD3-MS) N2-Theta d(?) I(f) ( h k l) Theta 1/(2d) 2pi/d n^228.445 3.1352 100.0 ( 1 1 1) 14.223 0.1595 2.0041 347.307 1.9199 55.4 ( 2 2 0) 23.654 0.2604 3.2727 856.128 1.6373 30.0 ( 3 1 1) 28.064 0.3054 3.8376 1158.862 1.5676 0.1 ( 2 2 2) 29.431 0.3190 4.0082 1269.138 1.3576 6.9 ( 4 0 0) 34.569 0.3683 4.6283 1676.385 1.2458 9.5 ( 3 3 1) 38.193 0.4014 5.0435 1988.041 1.1085 11.5 ( 4 2 2) 44.021 0.4511 5.6684 24六 结果与讨论一、实验原理本次实验采用的仪器为X 射线衍射仪，它是按照晶体对X 射线衍射的几何原理设计制造的。
利用X射线实验仪测量验证康普顿散射实验
0519076 杨昱昊
实验原理
康普顿与康普顿效应
康普顿散射前后波长的变化
2h 2 2 2 1 sin 2c sin me c 2 2
材料对X射线吸收规律
X射线强度透过物质的衰减——Lambert定律
I 系中的待定常数
测量已知波长的X射线（钼靶的特征谱线） 穿过吸收片时的透射率 多组数据代入透射率~波长关系式中，反解 公式中的系数
n 2.91 29 9.88 10
-11 7.11 10 m T 6.2% -11 6.32 10 m T 13.9%
可以通过测量x射线透过吸收片的透射率来确定x射线的波长德国莱宝公司生产的x射线实验仪x光管阳极材料钼靶散射晶体nacl晶体吸收片材料铜镐测量已知波长的x射线钼靶的特征谱线穿过吸收片时的透射率多组数据代入透射率波长关系式中反解公式中的系数11117111062632101392929198810计数率透射率波长实验测量值和理论期望值基本符合但仍有一定的相对偏差利用材料对x射线吸收规律通过x射线穿过吸收片的透射率来确定波长测量了康普顿散射散射前后的波长变化在一定误差范围内验证了康普顿散射的波长位移
质量吸收系数
um
u
um k Z
n
3
透射率和波长关系
I n T e I0
意义：可以通过测量X射线透过吸收片 的透射率来确定X射线的波长
, n ?
实验测量确定
实验设备
实验仪器
德国莱宝公司生产的X射线实验仪
实验材料
X光管阳极材料——钼靶 散射晶体——NaCl晶体 吸收片材料——铜、镐
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实验名称：X射线的布拉格衍射
X射线的康普顿散射
学院：
班级：
姓名：
学号：
一、实验目的
1. 了解X射线的布拉格衍射与康普顿散射的原理
2. 学会测量X射线特征谱线的波长
3. 学会测量康普顿位移
二、实验仪器名称
X光发射仪、NaCl单晶、LiF单晶、Zr，Cu滤波片
三、实验原理
1.X射线衍射
（1）X射线衍射的基本原理：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。
（2）布拉格方程的导出
如图1，当X射线投射到晶体上时，可使晶体内部的平面点阵产生散射现象，全部散射线又干涉形成衍射条纹。
设相邻散射平面点阵的间距为d，从两相邻平面点阵散射出来的X 射线之间的光程差为2dsinθ，所以相干加强的条件为
其中，为X射线的波长，为掠射角，为干涉级数。
上式为布拉格衍射公式，即微波布拉格衍射实验的基本公式。
图1
2.X射线的康普顿散射
（1）康普顿效应：散射光中除了有原波长l0的x光外，还产生了波长l>l0 的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。
当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用，因失去能量而导致波长变长的现象。
相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量引起波长变短。
（2）康普顿频移公式的导出
由光电效应可知，电子在原子中的束缚能只相当于紫外光子的能量，比X光子的能量小得多。
于是，康普顿效应可看作X光子与自由电子的散射，电子在散射前静止。
设光子在散射前后的能量和动量分别为和，电子在散射后获得动量和动能，散射光子和电子动量入射光子动量的夹角分别为和。
根据动量守恒和能量守恒可得
(1)
(2) 由此可解得
(3)
(4) 式(3)称为康普顿方程。
称为康普顿位移，称为电子的康普顿波长。
（3）X 射线波长的测量
已知一个铜滤波片的透射系数T 与X 射线的波长 满足如下关系
(5)
其中，a=7.6，n=2.75。
由(5)式可以看出，测出T 就可以算出波长。
本实验中，先测出没有滤波片时铝块的散射强度 ，再分别测出滤波片在铝块前后的散射强度 和 。
由于射线很弱，所以必须考虑本底强度 。
则
(6)
(7)
容易得出
(8)
四、实验数据处理
1. NaCl 和LiF 晶体的布拉格衍射图
图2 NaCl 晶体的布拉格衍射图 图3 LiF 晶体的布拉格衍射图 2. 测量NaCl 和LiF 晶体的晶格常数 实验数据记录如下表： 表1
已知K α和K β射线的波长分别为71.08pm 和63.06pm. （1） NaCL 、LiF 晶体的晶格常数
表2
（2）作 曲线：
50
100150
200
n λ (p m )
sinθ
图4 NaCl
曲线
由origin 拟合直线得直线斜率k 1=563.0103
100
150
200
n λ (p m )
sinθ
图5 LiF 曲线
由origin 拟合直线得直线斜率k 2=563.99838
(3)晶体的晶格常数
由已知NaCl晶体的晶格常数理论值为564.02pm ,LiF晶体的晶格常数理论值为402.7pm （4）误差分析
NaCL晶体的晶格常数相对误差为：=0.80%
LiF晶体的晶格常数相对误差为：=0.86%
3.X射线的康普顿散射
表4
代入公式：
可得康普顿位移。
五、实验总结
本次实验，利用布拉格衍射，测量了晶体的晶格常数，测量了康普顿散射后波长的改变，进一步了解了X射线的巨大作用。