微观结构分析基本原理
结构分析的原理与应用
结构分析的原理与应用1. 简介结构分析是一种通过分析结构的构成和特性，以揭示其内部的基本规律和关系的方法。
它在工程、物理、生物等领域都有广泛的应用。
本文将介绍结构分析的原理和应用，并通过列举一些具体的例子来说明其在实际中的作用。
2. 结构分析的原理结构分析的原理主要包括以下几个方面：2.1 结构分析的对象结构分析的对象可以是物体、系统、网络等。
对于物体而言，可以分析其形状、组成物质、内部结构等方面的特点；对于系统或网络而言，可以分析其组成部分、相互关系等。
2.2 结构分析的方法结构分析的方法主要包括理论分析和实验分析两种。
理论分析主要通过建立数学模型和应用相关理论推导出结构的基本规律和关系；而实验分析主要通过实际观测和测量来获取结构的相关信息。
2.3 结构分析的工具结构分析的工具包括数学工具、计算机模拟工具、实验设备等。
数学工具主要用于解析和推导结构的数学模型，如微积分、线性代数等；计算机模拟工具可以通过建立虚拟模型，模拟结构的行为和特征；实验设备用于实际观测和测量。
3. 结构分析的应用3.1 工程领域在工程领域，结构分析被广泛应用于建筑设计、桥梁设计、飞机设计等方面。
通过对结构的分析，可以确定其荷载承受能力、稳定性等参数，从而保证结构的安全可靠。
具体应用实例：- 建筑设计：通过对建筑物的结构分析，可以确定其最佳布局、材料选型和承重能力，提高建筑的安全性和经济性。
- 桥梁设计：通过对桥梁结构的分析，可以确定其受力性能、挠度和应力分布等参数，保证桥梁的安全运行。
-飞机设计：通过对飞机结构的分析，可以确定其机身强度、稳定性和抗风性能，确保飞机在飞行中的安全性。
3.2 物理领域在物理领域，结构分析被用于理解物质的内部结构和相互作用。
通过对物质的结构分析，可以揭示物质的性质和行为。
具体应用实例： - 原子结构分析：通过X射线衍射、电子显微镜等技术，可以确定物质的晶体结构和原子排列方式，深入理解物质的性质。
混凝土的微观结构分析原理
混凝土的微观结构分析原理一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑业的材料，其本质是由水泥、粗骨料、细骨料和适量的水按照一定比例混合而成。
混凝土在使用中具有很好的耐久性、抗压强度高、防水性强等优点，因此在建筑业中得到了广泛应用。
在混凝土结构的设计和施工中，了解混凝土的微观结构特征对于保障混凝土的品质和性能具有重要的意义。
本文将从混凝土的微观结构特征出发，对混凝土的微观结构分析原理进行详细阐述。
二、混凝土的组成和性质混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和适量的水按照一定比例混合而成。
水泥是混凝土的主要胶凝材料，它的主要成分是硅酸盐和铝酸盐。
粗骨料一般是石子，细骨料一般是砂子，它们的主要作用是填充水泥糊中的空隙，增加混凝土的密实性和强度。
水是混凝土中的溶剂，它的主要作用是使水泥能够与骨料充分混合，形成坚实的混凝土。
混凝土的性质主要包括强度、耐久性、抗裂性、抗渗性等。
其中，强度是混凝土的最基本性质，它是指混凝土在受到外力作用下的抵抗能力。
耐久性是指混凝土在长期使用过程中的稳定性和耐久性。
抗裂性是指混凝土在受到外力作用下的裂纹抵抗能力。
抗渗性是指混凝土在受到外界湿度或水压作用下的渗透性能。
三、混凝土的微观结构特征混凝土的微观结构特征包括水泥石、孔隙、骨料和水四个基本部分。
水泥石是混凝土的胶凝材料，它是由水泥和水按照一定比例混合而成的。
水泥石的主要成分是水化硅酸钙凝胶，它是由水泥和水反应形成的。
孔隙是混凝土中的空隙，它们的大小和形状对混凝土的性能和品质具有重要的影响。
骨料是混凝土中的主要填料，它们的物理性质和化学性质对混凝土的性能和品质也有着重要的影响。
水是混凝土中的溶剂，它对混凝土的物理性质和化学性质也有着重要的影响。
水泥石是混凝土的主要组成部分，它的微观结构特征主要包括水化硅酸钙凝胶、水化硅酸铝凝胶、水化钙铝石和水化铝酸盐凝胶等。
水化硅酸钙凝胶是混凝土中最主要的胶凝材料，它是由水泥和水反应形成的。
水化硅酸钙凝胶的形态呈胶状，具有很强的胶结力和硬化能力。
混凝土的微观结构分析原理
混凝土的微观结构分析原理一、引言混凝土是建筑工程中使用最广泛的一种建筑材料，其优点在于强度高、耐久性好、成本低等。
混凝土的基本成分是水泥、骨料、细集料和水，经过搅拌、浇筑、养护等工序形成。
混凝土的性能与其微观结构密切相关，了解混凝土的微观结构，有助于提高混凝土的性能和质量。
本文将从混凝土的成分、微观结构和性能等方面分析混凝土的微观结构。
二、混凝土的成分1.水泥水泥是混凝土中最主要的成分之一，其主要作用是提供混凝土的强度和硬化性。
水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，其中硅酸盐为主，它们在磨碎、混合后与水反应，形成水化硬化产物，从而使混凝土硬化成型。
2.骨料骨料是混凝土中的粗集料，其主要作用是提供混凝土的强度和稳定性。
骨料一般分为天然骨料和人造骨料两种，天然骨料包括河砂、山石等，人造骨料包括矿渣、砖石等。
骨料的大小、形状和质量都对混凝土的性能有很大的影响。
3.细集料细集料是混凝土中的细颗粒材料，其主要作用是填充混凝土中骨料之间的空隙，增强混凝土的紧密性和均匀性。
细集料一般为石灰石粉、矿物粉等。
4.水水是混凝土中最基本的成分，其主要作用是将水泥和骨料等混合在一起形成糊状物，从而使混凝土硬化成型。
水的质量和用量对混凝土的性能有很大的影响。
三、混凝土的微观结构1.水泥胶体水泥胶体是混凝土中最重要的成分之一，它是由水泥和水反应产生的水化硬化产物。
水泥胶体的形成过程分为凝胶形成期和凝胶增长期两个阶段。
在凝胶形成期，水泥中的硅酸盐和铝酸盐与水反应，形成水化硬化产物，从而形成初始的凝胶。
在凝胶增长期，凝胶不断增长、结晶，从而形成强度更高的水泥胶体。
2.骨料骨料是混凝土中的粗集料，其主要作用是提供混凝土的强度和稳定性。
骨料的大小、形状和质量都对混凝土的性能有很大的影响。
骨料的微观结构是一种由颗粒组成的均匀体系，其颗粒的形状、大小、表面状态等都对混凝土的性能有很大的影响。
3.孔隙混凝土中的孔隙可以分为两种类型：一种是毛细孔隙，一种是大孔隙。
金属学(铁)及其热处理微观结构原理简析
金属学（铁）及其热处理微观结构原理简析铁与热处理：按铁金属原本面目讲：铁在液态下，晶粒的晶核是呈十字形，固化后的晶粒在三维空间呈柱型枝晶状（或称树状晶），晶粒内部的原子以金属键有规则地连接，形成晶粒内部的晶格式结构。
晶粒之间以枝晶相互交叉联接（晶须理论支持），形成了晶粒之间连接的组织机构。
铁是同素异构晶体，其晶粒内部原子晶格式的结构排列不是理想化的，有点、线、面的缺陷；碳原子的半径大于铁的晶格空隙半径，晶格排列理想情况下它进入不了铁的晶粒内部，但由于铁的晶粒内部的局部有晶格排列缺陷，少量碳原子就趁机进入了铁的晶格排列的缺陷处，形成晶粒的局部含碳原子，也就成为了“相”结构；面心与体心立方晶体的晶格排列结构不同，间隙就不同；同样的缺陷数量，含碳量就会不同，面心立方结构下的饱和含碳量是0.77%，体心立方结构下的饱和含量是0.0218%。
两个结构的饱和含碳量是35倍的差距，这几十倍的差距就凸显了碳原子降低晶体同素异构转变温度、转变速度、结构变化析出碳原子的重大作用，例如：所有的碳钢、合金钢的淬火都必须加热到晶粒的面心立方结构状态，就是利用此状态的晶格缺陷空间大、含碳量就大而导致的同素异构转变温度低与转变速度慢的特点，得到硬度高的结构。
渗碳体与晶粒缺陷处的碳原子在铁中的含量是少数，但它们极像一个染色剂，碳原子遍布于晶粒内部的缺陷处，渗碳体飘浮在晶粒的晶界上。
渗碳体Fe3C熔点1227℃度，含碳量是6.69%，具有复杂的晶体结构，高温时会变得很软，会被温度变化时，柱状晶粒生长产生的体积变化挤的变形，不同温度下有不同的变形；碳钢在含碳量相同时，相同的参数温度下有形状大致相同的碳化物形状。
柱型枝晶状晶粒之间的枝晶联接形成（晶须理论支持）的组织机构在机械轧制时，可出现方向纤维性，典型表面可见的是晶界上的碳化物被拉长变形。
铁的性能是由结构决定的，例如，奥氏体不锈钢是不导磁的，铁素体不锈钢是导磁的，马氏体不锈钢是导磁不太好的，但奥氏体不锈钢是面心立方结构，铁素体不锈钢是体心立方结构，马氏体不锈钢是不稳定的体心正方结构，结构才能决定是否导磁，与碳无关，与合金无关；就硬度而言：碳钢面心立方结构下的硬度低于体心立方结构下的硬度，体心立方结构下的硬度低于体心正方结构下的硬度，也是结构决定的；就体积而言：面心立方结构下的晶胞体积大于体心立方结构下的晶胞体积，所以，体心立方结构下的硬度就大于面心正方结构下的硬度，晶粒的体积大小也改变硬度，但与碳无关；就含碳量而言，奥氏体的硬度低于铁素体，但奥氏体的含碳量远远大于铁素体，说明含碳量的多与少决定不了钢的硬度，硬度与钢的碳含量的多与少无关。
微波辐射下高分子材料的微观结构分析
微波辐射下高分子材料的微观结构分析随着科技的不断进步和发展，人们生活中的很多方面都得到了极大的改善。
其中，高分子材料作为一种广泛应用于日常生活和工业生产的材料，其研究和发展也越来越引起人们的重视。
而微波辐射在高分子材料的研究领域中也扮演着越来越重要的角色。
本文将从微波辐射下高分子材料的微观结构分析方面进行深入探究。
一、微波辐射的基本介绍微波辐射是一种特定频率的电磁辐射，其频率范围为300MHz~300GHz，对应波长为1m~1mm。
其能量比红外线还高，但比射线低，可以穿透一些物体，不同物质对微波辐射的吸收与反射也有所不同。
微波辐射的应用非常广泛，例如无线电通讯、食品加热和医学应用等。
二、高分子材料的基本特性高分子材料指的是一类由纠合成链的高分子分子构成的材料，包括普通塑料、橡胶、纤维等。
高分子材料的特性决定了其在许多领域的广泛应用。
例如，高分子材料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和机械强度等，所以在汽车、建筑、医疗和包装等领域中，它们有着极其重要的应用。
三、微波辐射下高分子材料的微观结构分析高分子材料的微观结构是由分子链构成的，它们可以具有多种形态和排列方式。
通过微波辐射研究高分子材料的微观结构，可以更深刻地认识高分子材料本身的性质，并为材料的研究和制造提供更加精确的数据和方向。
1. 微波辐射下高分子材料的热分析通过热分析测试可以了解微波辐射对高分子材料微观结构的影响。
微波辐射作用下，高分子材料表面会出现加热现象，产生热量。
同时，高分子材料分子链会发生一些改变，例如材料的结晶度可能会改变，分子链的断裂引起结构的变化等。
通过对微波辐射下高分子材料热分析动态曲线的观察和分析，可以精确地了解高分子材料的加热过程和结构的变化。
2. 微波辐射下高分子材料的红外光谱分析红外光谱是一种可以用于检测材料分子结构的测试方法。
微波辐射下，高分子材料会发生吸收红外光谱的变化，从而改变分子链的振动模式，其红外吸收带的强度和峰位也会有所不同。
材料微观结构的分析与研究
材料微观结构的分析与研究材料科学是一门研究物质性质和结构关系的学科，其中微观结构的研究尤为重要。
微观结构是指材料内部的原子、分子、晶位或折叠构造等微小结构的排布方式。
通过对材料微观结构的分析与研究，可以深入理解材料的性质和行为，为材料设计和制备提供理论依据。
材料的微观结构是很复杂的，其中最基本的是晶体结构。
在晶体内，原子或离子按照一定规律排列成周期性的多面体结构，这种结构称为晶格。
晶格中有许多小的单元块，称为晶胞。
晶胞的长度和角度取决于晶格的类型，根据X射线衍射法或电子衍射法，我们可以测定晶格常数和晶胞参数。
晶胞内的原子或离子称为晶格点，晶格点的类型和排列方式决定着晶体的物理性质。
在材料中还存在着非晶态结构，即没有规则排列的微观结构。
非晶态材料的结构可以近似看做在空间中相邻的原子（或分子）被共用，形成交错的网络结构。
由于非晶态结构中没有周期性，不能像晶体结构一样通过衍射实验测定晶格常数。
除了晶体和非晶态结构，材料中还存在着各种晶体缺陷、界面和间隙结构等微观结构。
晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷，它们的存在可以带来导电性、光学性和热性等方面的变化。
界面是两个不同晶体的交界面，在界面处存在着原子构型的不连续，直接影响着力学性能和疲劳寿命等方面。
间隙结构则是材料中相邻原子之间形成的错位结构，大大影响了材料的机械强度和变形行为。
对于材料微观结构的研究方法，传统的手段主要包括电子显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和原子力显微镜等。
电子显微镜能够获得材料内部结构的高分辨率图像，透射电镜则可以直接观察到晶体缺陷和界面等结构，原子力显微镜则可以跟踪原子的运动轨迹和间隙结构的形成等。
另外，由于计算机技术的发展，计算材料学也越来越重要。
计算材料学是通过计算机模拟的方法研究材料的物理、化学、结构与性能之间的关系。
在材料微观结构的分析和研究方面，常用的计算方法有第一原理计算、分子动力学模拟和晶体生长模拟等。
计算材料学不仅能够提供理论预测，而且还能够指导实验工作，因此在材料研究中具有广泛的应用前景。
实验4陶瓷材料的显微结构分析
主要设备：日立S-3000N扫描电镜、超声清洗仪 耗 材：Al2O3等多晶功能陶瓷材料、Au金靶、导电胶等
电子束与固体的相互作用
电子束
电子 电动势
阴极荧光 特征X-射线
二次电子 俄歇电子 背散射电子
样品
吸收 电流
透射电子
扫描电镜工作原理图
电子枪
高压电源
聚光镜 扫描线圈
透镜电源
M = As/Ac 由于扫描电子显微镜的荧光屏尺寸是固定不变的，电子束在样 品上扫描一个任意面积的矩形时，在阴极射线管上看到的扫描 图像大小都会和荧光屏尺寸相同。因此我们只要减少镜筒中电 子束的扫描幅度，就可以得到高的放大倍数，反之，若增加扫 描幅度们，则放大倍数就减小。90年代后期生产的高级扫描电 子显微镜放大倍数可以从数倍到80万倍左右。
思考题
(1) 扫描电镜使用时为何要抽真空？ (2) 对于非金属样品，用扫描电镜观察前为何需在样品表面 喷镀一层金属？
金属材料断口SEM图
(a) 沿晶断裂
(b) 穿晶断裂
掺硼金刚石薄膜SEM图
LiCoO2和Al，Zr掺杂LiCoO2材料SEM图
(a) 未掺杂
(b) 掺杂
人体组织SEM图
(a) 味 蕾
实验四 陶瓷材料的显微结构分析
一.实验目的与内容
1显微镜基本构造和使用方法
二.实验基本原理
电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面逐点扫描，激发样 品产生二次电子、背散射电子、透射电子、特征X射线、俄歇电 子等各种物理信号。这些信号经检测器接收、放大并转换成调制 信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征图像。
聚光镜：共有三对，前两对为强磁透镜，起缩小电子束光斑用， 第三对为弱磁透镜，又称物镜，焦距较长。扫描电镜中电子束直 径越小，成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。
01第一章微观结构分析基本原理
1、弹性相互作用（DE＝D=0）： 入射电子在原子的库仑场作用下改 变方向而无能量变化，产生衍射和成 象 与核外电子云作用的散射角 <0.2°， 可形成BRAGG衍射 TEM: structure, morphology, composition）；
第一章 微观结构分析基本原理
一、 电子与物质相互作用： 1、弹性相互作用（DE＝D=0）： 当一束等能量 (或单一波长 ) 的电子垂直穿透一薄膜样品时， 如果样品为晶体，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原 子的弹性散射波不但波长相同，而且有一定的相位关系，即它 们之间相互干涉，把这种散射称为相干弹性散射。 如果样品中只含有一种元素，且原子是任意分布的(即样品是 非晶态的 ) ，那么散射是随机的，并且相互无关，故称此种散 射为不相干弹性散射。 由于干涉结果，在空间某些方向上弹性散射波相互减弱或相 消，在另一些方向上，弹性散射波互相加强。干涉加强的极大 值方向，就称为晶体的衍射线方向，这就是电子衍射。 弹性散射是透射电子显微镜的成象基础。
【演示实验】
• 在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝， 保持水波的波长不变，观察水波通过不同 宽度的窄缝后传播的情况．
演示结论
• 在波长不变的条件下，将障碍屏的孔由较 大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来 越明显。由此得出结论： 窄缝 越小，衍射 现象越明显。
• 保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长，波的 传播情况有什么变化呢?
第一章 微观结构分析基本原理
一、 电子与物质相互作用：
2、 非弹性相互作用（DE≠0）： (2) 等离子激发（plasmon）:
晶体是由处于点阵固定位置上的带正电的原子实 (即剥去价电子的正离子)和漫散在整个晶体空间的 价电子云所组成的电中性体系，因此可把它看成 等离子体； 高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的 电中性。在其周围的价电子受到排斥，作径向发 散运动。在入射点附近产生带正电的区域，而在 较远的区域由于价电子的多余，出现带负电的区 域。 然后在两区域库仑电场作用下，使负电区域多余 的价电子向正电区域运动，当其超过平衡位置后， 正电区域变成负电区，而负电区域变成正电区域， 如此往复不已，引起价电子云的集体振荡。
细胞形态学与微观结构分析
细胞形态学与微观结构分析细胞是生命的基本单位，其结构和功能对生命活动至关重要。
而细胞形态学和微观结构分析则是研究这些细胞的形态和微观结构的学科。
在这篇文章中，我们将探讨细胞形态学和微观结构分析的一些概念和方法。
细胞形态学细胞形态学是研究细胞形态和结构的学科，是细胞生物学的基础。
通过观察和描述细胞的形态、大小、形状、色素、细胞器等特征，可以进一步了解细胞的生命活动和功能。
在实际研究中，细胞形态学主要通过光学显微镜和电子显微镜等技术进行观察和分析。
在显微镜下，人们可以观察到各种形态和结构不同的细胞，以及细胞质、核、细胞壁、细胞膜等部分的具体结构。
这些观察结果可以为我们深入了解细胞生命活动和功能提供基础数据。
细胞形态学的研究对象包括原生动植物、微生物、动植物和人体细胞等，其中人体细胞由于其广泛的应用价值，被广泛研究和利用。
比如，对于癌症的研究，人们通过细胞形态学的方法可以确定肿瘤恶性程度和侵袭性，从而为治疗提供重要的参考。
微观结构分析微观结构分析是通过对细胞内部结构的观察和分析，研究细胞的生命活动和功能。
细胞内部的结构可以通过电子显微镜等高分辨率的技术来观察和分析。
通过观察细胞内部的细胞器，比如高尔基体、内质网、线粒体、核糖体等，人们可以了解细胞代谢、分泌、运动等生命活动的机制。
微观结构分析的研究也与各种疾病的发生和治疗密切相关。
比如，对于糖尿病和癌症等疾病的研究，人们可以通过观察细胞内部的变化，了解疾病发生的机制，从而制定更好的治疗方案。
有名的细胞学家细胞形态学和微观结构分析是一门复杂的学科，需要较强的科学素养和严谨的研究方法。
在这个学科中，有不少有名的细胞学家，他们通过多年的研究和实践，推动细胞学的发展和进步，为人类的生命健康事业做出了重要的贡献。
其中，有名的细胞学家有Robert Hooke, Antonie van Leeuwenhoek, Rudolf Virchow, 塞尔玛·穆勒特和詹晓云等。
大学物理研究物质的微观结构与宏观规律
大学物理研究物质的微观结构与宏观规律物理学是一门研究自然界基本规律和物质结构的科学，它涵盖了从微观到宏观的各个层面。
在大学物理中，我们将物质的微观结构与宏观规律联系起来，深入探索了物理现象的起源和本质。
本文将重点介绍大学物理研究物质的微观结构与宏观规律的关系。
一、微观结构与宏观规律的关系微观结构是指物质由原子、分子和离子等微小粒子组成的基本结构。
微观结构决定了物质的宏观性质和行为。
从物理学的角度来看，我们通过研究微观结构可以推导出许多宏观规律，例如牛顿运动定律、热力学定律等。
这些宏观规律是通过对微观粒子的运动和相互作用进行统计平均得到的。
二、原子结构与宏观性质原子是构成物质的基本粒子，具有微小的尺寸和质量。
大学物理中的原子结构理论主要包括玻尔模型和量子力学模型。
根据这些模型，我们可以了解原子的能级结构、电子云分布以及原子之间的相互作用。
而原子的微观结构决定了物质的宏观性质，例如导电性、热传导性等。
例如，金属中自由电子的存在使其具有良好的导电性。
三、分子结构与物质特性分子是由原子化学键结合而成的粒子，它是大多数物质的基本单位。
分子结构的研究对于了解物质的宏观特性具有重要意义。
分子的大小、形状以及化学键的类型和强度都会影响物质的性质，如溶解度、熔点、沸点等。
例如，在生物学中，我们研究DNA的结构可以进一步了解遗传信息的传递方式。
四、凝聚态物理学与材料科学凝聚态物理学是研究固体和液体等凝聚态物质的行为和性质的学科。
在大学物理中，我们探索了固体的晶体结构和晶格振动等问题。
这些问题直接关系到物质的力学性质、导电性和热传导性等。
凝聚态物理学与材料科学的交叉研究为我们理解物质的微观结构与宏观性质之间的联系提供了更多的机会。
五、量子力学与微观世界量子力学是研究微观粒子（如原子和光子）行为的理论，它描述了微观领域中的粒子波动性和量子叠加的现象。
通过量子力学的研究，我们可以了解物质的粒子性质和波动性质，揭示微观粒子之间的相互作用。
近代物理学第二课物质的微观结构概要
4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史
1905年，爱因斯坦对布朗运动做了精确的理论分析，他从分子做无规则 热运动出发，推出了半径一定的布朗微粒在一定时间间隔内沿水平方向位移 的平均值与时间间隔成正比的理论。
1826年夏天，著名的植物学家罗伯特·布朗正在探讨花粉 在植物受精过程中的功能。
布朗从一朵硕大的鲜花中，小心翼翼地取下花粉。为了 不让花粉吹散，他把花粉浸泡在水中，然后放到显微镜下观 察。显微镜下花粉分裂出的微粒中，有些是圆筒形的。布朗 觉得这些圆筒形的微粒可能与植物受精有关，便注视着它们 ，以便弄清受精的秘密。
直到1982年，宾尼和罗雷尔根据电子的隧道效应制成的扫描隧道显微镜 ，才使人们第一次能够实时的观察到物质表面上原子排列的形貌，并且用扫 描隧道显微镜技术成功的进行了单个原子的搬迁。
4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史
在物质的不连续结构日益得到证实的同时，电荷的不连续结构概念也相 应形成。
1833年，法拉第提出了电解定律，这个定律使人们认识到不仅物质结构 ，而且电荷结构中也存在着不连续基元。
经过思考我认为反向散射必定是单次碰撞的结果而当我作经过思考我认为反向散射必定是单次碰撞的结果而当我作出计算时看到除非采取一个原子的大部分质量集中在一个微小的核内的系出计算时看到除非采取一个原子的大部分质量集中在一个微小的核内的系统是无法得到数量级的任何结果的这就使我后来提出原子具有很小而质统是无法得到数量级的任何结果的这就使我后来提出原子具有很小而质量很大的核心的想法
第二课：物质的微观结构
本章内容： 1.物质的微观结构层次 2.物质微观结构各层次的基本特征 3.单位和物理常量 4.历史回顾
矿物材料微观结构分析
矿物材料微观结构分析一、引言矿物材料是地球上自然形成的物质，具有广泛的应用领域。
研究矿物材料的微观结构，对于了解其物理、化学和力学性质具有重要意义。
在此基础上，可以更好地掌握其制备、改性和应用技术，有助于发展新型材料，改善现有材料的性能。
二、矿物材料的基本组成与结构矿物材料主要由晶体、非晶体和熔体组成。
晶体是具有定形和排列有序的结构，具有一定的晶体学特征。
非晶体则是没有定形和排列无序的结构，具有吸收和散射X射线的特点。
熔体是高温下由矿物材料熔融产生的无定形物质。
矿物材料的微观结构主要由原子、分子和晶粒组成。
原子和分子是构成矿物材料的最基本单元，晶粒则是由原子和分子沿特定方向排列而成的大量组合体。
三、矿物材料的微观结构分析方法1. X射线衍射X射线衍射是一种用于矿物材料微观结构分析的重要方法。
通过照射矿物材料样品，使其形成衍射图案，进而确定其晶体结构、晶体面和原子排列方式等信息。
2. 透射电镜透射电镜是一种可以在直径数纳米量级下观察矿物材料微观结构的方法。
通过高能电子束穿透矿物材料样品，形成透射电镜像，并通过成像系统进行观察和分析，以获取样品的微观结构信息。
3. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜是一种观察矿物材料微观结构的重要方法。
通过扫描矿物材料样品表面，获取样品表面形貌和局部化学成分信息，并进一步推导其微观结构信息。
4. 原子力显微镜原子力显微镜是一种用于矿物材料微观结构分析的高级方法，主要用于分析表面形貌以及纳米尺度的化学和物理性质。
通过探针和样品之间的相互作用，测量探针的运动和反馈，进而创建样品表面的图像和化学成分信息。
四、矿物材料微观结构研究的应用意义1. 研究矿物材料的晶体结构和原子排列方式，可以有针对性地设计新型材料，改善已有材料的性能。
2. 了解矿物材料的结晶过程和结晶方式，有助于优化制备工艺，提高制备效率和质量。
3. 分析矿物材料表面形貌、分子结构和性质，为其应用于电子、光电子、半导体、涂料等领域提供技术支撑和保障。
混凝土细观结构分析原理
混凝土细观结构分析原理一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其具有良好的耐久性和机械性能。
混凝土的性能直接受到其微观结构的影响，因此混凝土细观结构分析是混凝土材料力学研究的重要方向之一。
本文将重点介绍混凝土细观结构分析的原理。
二、混凝土的组成混凝土通常由水泥、骨料、砂、水等组成。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，骨料和砂则是混凝土的骨架材料，水则是混凝土中的溶剂。
混凝土中骨料和砂的粒径范围通常在0.5mm至20mm之间。
三、混凝土的微观结构混凝土的微观结构主要包括水泥石、骨料、砂颗粒和孔隙。
其中，水泥石是混凝土的主要胶结相，其主要成分为硅酸盐水泥熟料和水。
骨料和砂颗粒则是混凝土的骨架材料，其主要作用是提供混凝土的强度。
混凝土中的孔隙则是影响混凝土性能的重要因素之一，孔隙的大小和形状会影响混凝土的强度、渗透性和耐久性。
四、混凝土微观结构分析方法1. 光学显微镜观察法光学显微镜是混凝土微观结构分析中常用的观察工具。
通过光学显微镜观察混凝土切片，可以观察到混凝土中的各种组分及它们之间的相互作用。
2. X射线衍射法X射线衍射法可以用来研究混凝土中水泥石的结晶结构和孔隙分布情况。
通过X射线衍射实验，可以获得水泥石中C-S-H凝胶的结构信息，进而推断出混凝土的力学性能。
3. 电子显微镜观察法电子显微镜可以观察混凝土中的微观结构，并对其进行成分分析和形态分析。
此外，电子显微镜还可以用于研究混凝土中的反应产物、孔隙和缺陷等。
4. 模拟计算方法模拟计算方法可以用来模拟混凝土在不同条件下的微观结构和力学性能。
其中，分子动力学模拟是一种常用的方法，它可以模拟混凝土中各组分的分子运动和相互作用，从而预测混凝土的性能。
五、混凝土微观结构对混凝土性能的影响混凝土微观结构对混凝土性能的影响主要表现在以下几个方面：1. 强度混凝土的强度主要受到水泥石和骨料的影响。
水泥石中C-S-H凝胶的结晶结构和孔隙分布情况会直接影响混凝土的强度。
论几种材料微观结构分析方法
论几种材料微观结构分析方法论几种材料微观结构分析方法摘要：决定材料性质最为本质的内在因素：组成材料各元素原子结构，原子间相互作用相互结合，原子或分子在空间排列，运动规律，以及原子集合体的形貌特征，因此探测物体内部微结构对于材料的研究有着重要的物理意义关键词:X射线;光学显微镜;扫描电镜；透射电子显微镜；红外光谱分析一、X射线单晶体衍射仪(X-ray single crystal diffractometer,简写为XRD)基本原理：根据布拉格公式：2dsinθ=λ可知，对于一定的晶体，面间距d一定，有两种途径可以使晶体面满足衍射条件，即改变波长λ或改变掠射角θ。
X射线照射到某矿物晶体的相邻网面上，发生衍射现象。
两网面的衍射产生光程差ΔL=2dsinθ，当ΔL等于X射线波长的整数倍nλ(n为1、2、3….，λ为波长)时，即当2dsinθ=nλ时，干涉现象增强，从而反映在矿物的衍射图谱上。
不同矿物具有不同的d值。
X射线分析法就是利用布拉格公式并根据x射线分析仪器的一些常数和它所照出的晶体结构衍射图谱数据，求出d，再根据d值来鉴定被测物。
主要功能：收集晶体衍射数据以及进一步确定晶体结构，过程主要包括：挑选样品，上机，确定晶胞参数，设定参数进行数据收集，数据还原，结构解析。
二、光学显微镜（Optical Microscopy ，简写为OM）基本原理：显微镜是利用凸透镜的放大成像原理，将人眼不能分辨的微小物体放大到人眼能分辨的尺寸，其主要是增大近处微小物体对眼睛的张角（视角大的物体在视网膜上成像大），用角放大率M表示它们的放大本领。
因同一件物体对眼睛的张角与物体离眼睛的距离有关，所以一般规定像离眼睛距离为25厘米（明视距离）处的放大率为仪器的放大率。
显微镜观察物体时通常视角甚小，因此视角之比可用其正切之比代替。
显微镜放大原理光路图显微镜由两个会聚透镜组成，光路图如图所示。
物体AB经物镜成放大倒立的实像A1B1，A1B1位于目镜的物方焦距的内侧，经目镜后成放大的虚像A2B2于明视距离处。
《显微结构分析讲座》课件
X射线衍射分析技术
总结词
利用X射线照射样品，通过衍射现象分析样品的晶体结构和相组成
详细描述
X射线衍射分析技术是一种利用X射线照射样品，通过衍射现象分析样品的晶体结构和 相组成的方法。它广泛应用于材料科学、地质学和生物学等领域，用于研究材料的晶体 结构和相组成。通过X射线衍射分析技术，可以确定材料的晶体类型、晶格常数和相组
总结词
利用电子束扫描样品表面，通过电子信 号获取表面形貌和元素信息
VS
详细描述
扫描电子显微技术是一种利用电子束扫描 样品表面，通过电子信号获取表面形貌和 元素信息的方法。它广泛应用于材料科学 、生物学和环境科学等领域，用于观察材 料的表面形貌和微观结构。通过扫描电子 显微技术，可以观察到材料的表面粗糙度 、晶体取向和元素分布等特征。
显微结构分析将应用于医学诊断 中，提高疾病诊断的准确性和效 率。
THANKS
感谢观看
REPORTING
02
它通过观察物质在显微镜下的结 构特征，分析其组成、形态、排 列和相互关系等，以揭示物质性 质和行为。
显微结构分析的应用领域
生物学
研究细胞、组织的结构和功能 ，探究生物大分子的结构和相
互作用。
医学
诊断疾病、研究药物作用机制 和药物疗效评估。
材料科学
研究材料的晶体结构、相变、 界面结构和缺陷等。
环境科学
研究高分子材料的聚集态结构和相行为
详细描述
利用显微结构分析技术，可以观察高分子材 料的结晶度、取向、相分离等现象，了解其 聚集态结构和相行为，有助于优化高分子材
料的性能。
生物样品的显微结构分析
要点一
总结词
揭示生物组织的细微结构和功能特征
混凝土中微观结构分析标准方法
混凝土中微观结构分析标准方法一、概述混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其性能受到混凝土微观结构的影响。
因此，混凝土中微观结构的分析对于混凝土的性能评估、质量控制以及应用具有重要意义。
本文将介绍混凝土中微观结构分析的标准方法。
二、混凝土中微观结构的组成混凝土中的微观结构主要由水泥石、骨料、孔隙和界面四个部分组成。
1. 水泥石水泥石是混凝土中最主要的成分之一。
其主要由水泥熟料和水混合而成。
水泥石的成分和结构对混凝土的强度、耐久性等性能具有重要影响。
因此，对水泥石的分析是混凝土中微观结构分析的重要内容之一。
2. 骨料骨料是混凝土中的另一个重要成分。
不同类型的骨料对混凝土的力学性能和耐久性有不同的影响。
因此，对骨料的形态、大小、密度等进行分析是混凝土中微观结构分析的重要内容之一。
3. 孔隙混凝土中的孔隙主要分为毛细孔、空隙和裂缝。
这些孔隙的形态、大小、数量等对混凝土的力学性能和耐久性具有重要影响。
因此，对混凝土中孔隙的分析是混凝土中微观结构分析的重要内容之一。
4. 界面混凝土中的界面主要指水泥石和骨料之间的界面。
界面的结构和性质对混凝土的力学性能和耐久性具有重要影响。
因此，对界面的分析是混凝土中微观结构分析的重要内容之一。
三、混凝土中微观结构分析的方法混凝土中微观结构的分析方法主要包括显微结构观察、显微组织分析、孔隙结构分析、界面结构分析等。
1. 显微结构观察显微结构观察是混凝土中微观结构分析的最基本方法之一。
它可以直观地观察混凝土中的水泥石、骨料、孔隙和界面等微观结构，并可以通过对结构形态、大小、数量等进行观察来评估混凝土的性能。
2. 显微组织分析显微组织分析是对混凝土中水泥石的成分、结构、形态等进行分析的方法。
通过显微组织分析，可以确定水泥石的成分、晶体形态、孔隙率等参数，进而评估混凝土的力学性能和耐久性。
3. 孔隙结构分析孔隙结构分析是对混凝土中孔隙的形态、大小、数量等进行分析的方法。
通过孔隙结构分析，可以确定混凝土中的毛细孔、空隙和裂缝的形态、大小、数量等参数，进而评估混凝土的耐久性。
半导体材料的微观结构与缺陷分析研究
半导体材料的微观结构与缺陷分析研究半导体材料作为现代电子器件的基础，其微观结构与缺陷分析显得尤为重要。
本文将探讨半导体材料微观结构的基本概念以及常见的缺陷类型，并介绍一些常用的分析方法。
一、半导体材料的微观结构半导体材料的微观结构是指由原子、晶体、晶粒和晶内缺陷等组成的结构。
从原子的角度来看，半导体材料由原子核和围绕核运动的电子组成。
不同的原子种类和排列方式决定了半导体材料的性质。
例如，硅材料由硅原子组成，具有较好的半导体特性。
从晶体的角度来看，半导体材料具有有序的、重复出现的结构，称为晶格。
晶格可以分为面心立方、体心立方和简单立方等。
晶格的排列方式直接影响到半导体材料的电学和光学性质。
晶粒是指晶体中较大且连续的晶体区域。
晶粒的大小和分布对半导体材料的性能有一定影响。
较小均匀的晶粒有助于减少缺陷，提高半导体材料的性能。
除了上述的基本结构，半导体材料还存在着一些缺陷，接下来将详细介绍。
二、半导体材料的缺陷类型半导体材料的缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和体缺陷三种类型。
1. 点缺陷：点缺陷是指晶体中一个或几个原子的位置出现异常，包括空位、杂质原子和氧化物等。
这些点缺陷会导致晶体结构的紊乱，从而影响半导体材料的导电性能。
2. 线缺陷：线缺陷是指晶体中存在着一维缺陷，如位错和蚀刻沟等。
位错是指晶体中原子排列异常的地方，常常由于晶体生长过程中的应力造成。
蚀刻沟则是指晶体表面的缺陷，可以通过蚀刻过程得到。
3. 体缺陷：体缺陷是指晶体中存在着三维缺陷，如晶界和空间晶格缺陷等。
晶界是两个晶粒的交界处，存在有错配和晶格偏移等缺陷。
空间晶格缺陷是指晶体内部存在着误差的晶格结构，如空穴和空隙等。
了解半导体材料的微观结构和缺陷类型对于分析其性能和改进制备工艺具有重要意义。
下面将介绍一些常用的分析方法。
三、半导体材料的缺陷分析方法1. 透射电镜：透射电镜是一种基于电子束穿透样品并产生像的技术。
通过透射电镜可以观察到半导体材料中的晶体结构和缺陷，如晶格的排列、晶界和位错等。
材料的微观结构
材料的微观结构
材料的微观结构是指材料在微观尺度上的组织和特征。
微观结构直接影响着材料的性能和行为，因此对于材料科学和工程来说，了解和掌握材料的微观结构至关重要。
首先，我们来看一下晶体结构。
晶体是由原子或分子按照一定的规律排列而成的，具有一定的周期性和规则性。
晶体的微观结构可以通过X射线衍射等手段来进行研究和表征。
晶体结构的类型包括立方晶系、四方晶系、单斜晶系等，不同的晶体结构对材料的性能有着重要的影响。
其次，我们需要了解晶界和晶格缺陷。
晶界是相邻晶粒的交界面，晶界的存在对材料的塑性变形和断裂行为有着重要的影响。
晶格缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷，它们可以改变材料的导电性、热导率和力学性能。
此外，我们还需要关注材料的显微组织。
显微组织是指材料在光学显微镜下的组织结构，包括晶粒大小、形状和分布，以及晶间的相对取向。
显微组织对材料的强度、硬度、韧性等性能有着重要的影响。
最后，我们来讨论材料的电子结构。
材料的电子结构决定了材料的导电性、光学性能和化学性质。
通过理论计算和实验手段，可以揭示材料的能带结构、费米能级位置等重要信息。
综上所述，材料的微观结构是材料科学和工程中的重要内容，它直接关系到材料的性能和行为。
通过对材料的微观结构进行深入的研究和理解，可以为材料的设计、制备和应用提供重要的指导和支持。
因此，加强对材料微观结构的研究，对于推动材料科学和工程的发展具有重要的意义。
单质微观解释
单质微观解释
摘要：
1.单质微观解释的定义和重要性
2.单质微观解释的基本原理
3.单质微观解释的应用实例
4.单质微观解释的发展前景
正文：
【1.单质微观解释的定义和重要性】
单质微观解释是一种对物质微观结构和性质进行解释的方法，主要通过分析原子、分子等基本粒子的结构和相互作用，揭示物质的宏观性质。
这种方法在化学、物理等领域具有重要意义，有助于我们深入理解物质的内在规律，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
【2.单质微观解释的基本原理】
单质微观解释的基本原理主要基于量子力学和统计力学。
量子力学描述了微观粒子的运动规律，如电子、原子核等；统计力学则研究了大量微观粒子的集合行为，从而揭示了物质的宏观性质。
通过这两个领域的理论，我们可以对物质的微观结构进行分析，进而解释其宏观性质。
【3.单质微观解释的应用实例】
单质微观解释在许多领域都有广泛应用，例如：
(1) 化学领域：对分子结构和反应机理的研究有助于揭示化学反应的规律，从而指导新物质的合成和应用；
(2) 材料科学：通过分析材料的微观结构，可以预测其性能，为新材料的设计和开发提供理论依据；
(3) 地球科学：对地球内部结构的微观解释有助于揭示地球的内在规律，为资源勘探和地质灾害预测提供重要信息。
【4.单质微观解释的发展前景】
随着科学技术的进步，单质微观解释将不断发展，为人类社会的发展提供更多支持。
例如，随着计算能力的提升，量子计算机和机器学习等方法在单质微观解释中的应用将取得突破，使得分析更加高效和精确。
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现象：水波绕不到挡板后面而继续传播
说明: 发生衍射现象的条件与障碍物的大小 有关。
猜想: 那么障碍物的大小与波的那个参量有
关？
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5
发生明显的波的衍射的条件
实验： (1)使波长相同的水波通过宽度不同的窄缝。 (2)使波长不同的水波通过宽度相同的窄缝。 (3)波长不断变小的水波通过宽度不断增大的窄缝． (4)水波绕障碍物的情形。
（法，1892-1986）
从自然界的对称性出发, 认为:
既然光(波)具有粒子性，
那么实物粒子也应具有波动性。
1924.11.29.
德布洛意把题为“量子理论的研究”
的博士论文提交巴黎大学。
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15
他在论文中指出:
一个能量为E,动量为 P 的实物粒子同时具有
波动性, 且:
p mv h
h h
p mv
与粒子相联系的波称为物质波，或德布罗意波。 ─ 德布罗意波长。
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16
经爱因斯坦的推荐，物质波理论受到了关注。
答辩会上有人问: “这种波怎样用实验来证实呢？” 德布洛意答： “用电子在晶体上的衍射实验可以做到。”
估算电子的波长:
设电子动能由U 伏电压加速产生
h
p
h
p
h
2mE
h 12 .25 (Å)
第一章
微观结构分析基本原理
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1
第一章 微观结构分析基本原理
入射束
物质
出射束
用载能粒子作为入射束轰击样品，在与样品相互作用后 便带有样品的结构信息，分为吸收和发射光谱。
所用波长应该与要分析的结构细节相应，例如要想分析 原子排列，必须用波长接近或小于原子间距的入射束。
电子、X-射线、离子束、光子和中子是最常见的束源。
障碍后 的波线
. . . . . . . . .
障碍编辑物ppt
13
荷兰物理学家
惠更斯
C.Huygens
(1629-1695)
1656年造出了人类 历史上第一架摆钟
1666年当选为荷兰 科学院院士。
1690年出版《光
论》，提出了著名
的惠更斯原理。
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14
微观粒子的波粒二象性
. 德布罗意假设 L.V. de Broglie
一、 电子与物质相互作用：
扫描电镜
透射电镜
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21
第一章 微观结构分析基本原理
一、 电子与物质相互作用：
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22
第一章 微观结构分析基本原理
一、 电子与物质相互作用：
当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子 作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而改 变了电子的运动方向-------电子散射。
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12
拓宽：用惠更斯原理解释衍射现象
2、波传到小孔狭缝时，缝上各点都可看作子波源，小孔仿佛一个 新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后的边缘处， 波的传播方向发生改变传播，于是，就出现了偏离直线传播方向的 衍射现象．当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。
障碍后 的波面
障碍物后的 阴影部分
结论：
障碍物宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；
障碍物宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；
障碍物宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，
观察不到明显的衍射现象．编辑ppt
10
• 声波的波长在1.7cm到17m之间，可以跟一般障 碍物的尺寸相比，所以声波能绕过障碍物，使我 们听到障碍物另一侧的声音．
2meU
U
若 U=100伏 =1.225Å － X射线波段
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17
实验验证——电子衍射实验 (1)戴维逊—革末实验（1927年）
实验装置示意图
真空
I
U
掠射角
电子枪
Ni单晶
假如电子具有波动性，应满足布喇格公式
2dsin k1.25 k1,2,3,
U 编辑ppt
18
即
U k 12.25 C’，2C’,3C’,……
2dsi n 此时电表中应出现
C’
最大的电流．
实验结果:
I
C’ C’编C辑’ppt C’
U
19
（2）G.P.汤姆逊（1927年） 电子通过金属多晶薄膜的衍射实验.
实验原理
衍射图象
1929年 德布洛意获诺贝尔物理奖。 1937年 戴维逊 与 G.P.汤姆逊获诺贝尔物理奖。
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20
第一章 微观结构分析基本原理
1、弹性相互作用（DE＝D=0）：
入 射 电 子 在 原 子 的 库 仑 场 作 用 下 改
变方向而无能量变化，产生衍射和成
象
与 核 外 电 子 云 作 用 的 散 射 角 <0.2° ，
可形成BRAGG衍射
TEM: structure, morphology,
composition）；
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23
• 光 也 是 一 种 波 ， 但 光 波 的 波 长 约 在 0.4μm-0.8μm的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常 小，所以在通常的情况下看不到光的衍射，光沿 直线传播．
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11
拓宽：用惠更斯原理解释衍射现象
1、惠更斯原理 媒质中波动传到的各点，都可以看作是新的次波源，
这些新波源发射的波称为子波，其后任一时刻这些子波 的包络面就是该时刻的新波阵面。
实验表明：
只有缝、孔的宽度或阻碍物的尺寸跟波
长相差不多，或者比波长更小时，才能观察
到明显的衍射现象．
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6
【演示实验】
• 在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝， 保持水波的波长不变，观察水波通过不同 宽度的窄缝后传播的情况．
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7
演示结论
• 在波长不变的条件下，将障碍屏的孔由较
大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来
越明显。由此得出结论：窄缝越小，衍射
现象越明显。
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8
• 保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长，波的 传播情况有什么变化呢?
甲中波长是窄缝宽度的3/10，照片乙中波长是窄缝宽度 的5/10，照片丙中波长是窄缝宽度的7/10．
• 当窄缝的大小与波长相差不多时，波的衍
射现象较明显。
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9
障碍物的情形
第一章 微观结构分析基本原理
一、 电子与物质相互作用： 1、弹性相互作用（DE＝D=0）：
当一束等能量(或单一波长)的电子垂直穿透一薄膜样品时， 如果样品为晶体，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原 子的弹性散射波不但波长相同，而且有一定的相位关系，即它 们之间相互干涉，把这种散射称为相干弹性散射。 如果样品中只含有一种元素，且原子是任意分布的(即样品是 非晶态的)，那么散射是随机的，并且相互无关，故称此种散 射为不相干弹性散射。 由于干涉结果，在空间某些方向上弹性散射波相互减弱或相 消，在另一些方向上，弹性散射波互相加强。干涉加强的极大 值方向，就称为晶体的衍射线方向，这就是电子衍射。
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2
• 我们向平静的湖面上投入一个小石子，可 以看到石子激起的水波形成圆形的波纹， 并向周围传播．当波纹遇到障碍物(如芦苇) 以后的情况后会怎样？
波的衍射现象 波可以绕过障碍物继续传播，这种现 象叫做波的衍射．
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3
【演示动画】
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4
【演示实验】
• 在水波槽里放一个较大的挡板，让波源发出 的圆形波遇到挡板，观察波还能否绕到挡板 后面？