介绍X射线在物质中的吸收

令人惊奇的是，当用木头等不透明物质挡住这种射线时，荧
光屏仍然发光，而且这种射线能使黑纸包住的照相底片感光， 不被电磁场偏转。经过一个多月的研究，他未能搞清这种射线 的本质，因此赋予它一个神秘的名字--X射线。1895年12月28 日，伦琴向德国物理学医学会递交了第一篇关于X射线的论文， 《论新的射线》，并公布了他夫人的X射线手骨照片。 伦琴的发现引起了极大的轰动，以致于在全世界范围内掀起 了X射线研究热，1896年关于X射线的研究论文高达1000多篇.
每一同心园对应一组晶面,不同的园环代表 不同的晶面阵,环的强弱反映了晶面上原子的 密度大小
n 2d sin , n 1 ， 2， ，
4．(1) X射线的衍射是研究晶体结构有效方法-晶体 衍射图就可以确定晶体内部的原子（或分子）间的距 离和排列-1915年布拉格父子因此获诺贝尔物理奖 (2)X射线分析可用来研究高分子的结构
对X射线的公布，促使法国物理学家贝克勒尔也投入到这一研
究领域之中，为了弄清X射线产生的机制。他想，如果把荧光 物质放在强光下照时，是否在发荧光的同时，也能放出X射线
呢？
于是他把一块荧光物质（铀的化合物--钾铀酰硫酸盐晶体）
放在用黑纸包住的照相底片上，然后放在太阳下晒，结果在 底片上果然发现了与荧光物质形状相同的“像”。一次偶然 的机会使他发现，未经太阳曝晒的底片冲出来后，出现了很 深的感光黑影，这使他非常吃惊。是什么使底片感光呢？跟 荧光物质是否有关呢？他进一步用不发荧光的铀化合物进行 实验，同使底片感光；可见铀化合物能发出一种肉眼看不见 的射线，与荧光无关。1896年3月2日，他向法国科学院报告
（二）若X射线的波动性和粒子性
波动性－ X射线在晶体的衍射
１.布喇格公式
n 2d sin , n 1 ， 2， ，
2.劳厄照片
每个亮点为劳厄斑点 , 对应于一组晶面. 斑点的位 置反映了对应晶面的方 向 .— 由这样一张照片就可 以推断晶体的结构 ( 连续谱 的X射线)
3．晶体粉末法(单波长的射线)
§8-1 X射线的发现及其波性
在1895年以前，由阴极射线管产生的X射线在实验里已经存
在了30多年，在X射线发现前，不断有人抱怨，放在阴极射线 管附近的照相底片模糊或感光。如1879年的克鲁克斯，1890年 的古德斯比德等人，但发现 X 射线的却是伦琴。 伦琴，1845年出生于德国的一个商人家庭，1869年在苏黎 世大学获博士学位。1895年11月8日傍晚，伦琴在研究阴极射 线管中气体放电实验时，为了避免杂光对实验的影响，他用黑 纸板将管子包起来，却发现距阴极管一段距离外的一块涂有铂 氰酸钡 ( BaPt (CN )6 ) 极射线管管壁。 结晶物质的屏幕发出了荧光，伦琴马上意识 到,这可能是一种前所未有的新射线，经检查发现,射线来自阴
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。1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大 学的亨利· 布拉格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，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献 。布拉格这个名字几乎是现代结晶学的同义词。
Chapter 8 X射线 本章主要内容
（1）介绍 X射线的发现，以及用衍射、偏振显示 X射线波性的实验。
（2）介绍Compton散射，依此显示 X 射线的粒子性。
（3）介绍 X射线的发射谱，阐明 X射线的两种主要机制。 （4）介绍 X射线在物质中的吸收。
在前面的学习中，我们发现原子的能级和光谱都由原子的 外层电子决定的，那么内层的电子是否能发生跃迁而产生光谱 呢？这正是下面我们要讨论的问题。1807年，英国物理学家道 尔顿依据实验提出：“气体，液体和固体都是由该物质的不可 分割的原子组成。”他还认为，“同种元素的原子，其大小、 质量及各种性质都是相同的。”从而把哲学意义上的原子论推 广到科学的原子论。那么,线度大约在 的原子是否真的不 1010 m 可再分割了？十九世纪末，连续三年的三大发现，首开了人们 向微观世界进军的先河。它们是： （1）1895年德国的 Rontgen（伦琴）发现X射线； （2）1896年，法国的 Becguerel（贝克勒尔）发现了放射性； （3）1897年，英国的 Thomson（汤姆逊）发现了电子。
1400 1200
1000
(a)
800 600
(b)
ห้องสมุดไป่ตู้400 200
20
40
(a) Eu(DBM)3Phen－PMMA的广角X－射线衍射图 (b) Eu(DBM)3Phen的X－射线衍射图
威廉· 亨利· 布拉格（Sir William Henry Bragg ，1862—1942），英国物 理学家，现代固体物理学的奠基人之一 。他早年在剑桥三一学院学习数学，曾 任澳大利亚阿德莱德大学及英国利兹大 学、伦敦大学教授，1940年出任皇家学 会会长。同时，他还作为一名杰出的社 会活动家，在20世纪二三十年代是英国 公共事务中的风云人物。
如图，在真空管 (106 108 mmHg )
两阴极和阳极之间加高压，阳极
选用不同的重金属材料制成，电 子打在阳极上便可得到X射线，
其波长因高太的不同而异。当
0.1nm 1 A

称硬X射线； 称软X射线。
0.1nm 1 A

X射线的性质： 1）X射线能使照相底片感光； 2）X射线有很大的贯穿本领； 3）X射线能使某些物质的原子、分子电离； 4）X射线是不可见光，它能使某些物质发出可见光的荧光； 5）X射线本质上是一种电磁波，同此它具有反射、折射、衍射、 偏振等性质。
了这一惊人的发现，从此打开了一个新的研究领域。
放射线的发现看似偶然，但正如杨振宁先生在评价这一故 事时所说的那样，“科学家的‘灵感’对科学家的发现‘非
常重要’；这种灵感必源于他的丰富的实践和经验。”
一、X射线的发现及特性
（一） X射线的发现
1895年11月8日，伦琴发现。
X射线是波长极短的电磁波， 它不会被磁场偏转，具有很强 的穿透力，而且波长越短，穿 透力越强。<0.1nm：硬X射线， >0.1nm：软X射线。