高校物理「電子と光」ブラッグの実験�A

高校物理「電子と光」ブラッグの実験�A

◆問題

参考図のように、格子面の間隔(格子定数)がｄで、原子が規則的に配列している結晶に、波長λの特性Ｘ線が格子面に対して角θで入射している。

(1) 格子面１で反射したＸ線と格子面２で反射したＸ線の経路差を、ｄ，θを用いて表せ。

(2) 反射Ｘ線の強め合う条件を、ｄ，θ，λと正の整数ｎを用いて表せ。


参考図(２本のＸ線が格子面に対して入射角θで入射している様子)

　↘　↘　　　↗　↗
　　↘　↘　↗　↗
●−−●−−●−−●−−●　格子面１
　　　　↘　↗
●−−●−−●−−●−−●　格子面２

◆解答解説

Ｘ線が強め合う条件を調べるために、結晶にＸ線を入射させてＸ線回折を観測したという、ブラッグ父子の実験に関する問題です。

Ｘ線も波なので、音波や光波などと同じく、重ね合わせると強め合ったり弱め合ったりします。
強め合う条件や弱め合う条件は普通の波と同じです。
つまり、同位相の波が重なったとき、経路差が波長の整数倍であれば、それらの波は強め合います。

この経路差は、(1)で求めたように２ｄｓｉｎθです。

２つの波の経路差が波長の整数倍のときに強め合うので、

２ｄｓｉｎθ＝ｎλ

これが反射Ｘ線が強め合う条件です。


次の問題→格子定数


◆関連項目
薄膜がつけられたレンズに入射する光の問題
原子まとめ


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