用X射线测定多晶体的晶格常数
- 实验负责人：王宇兴
- 小组成员：万建国、王铮
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1、科学素养
1895 年德国科学家伦琴（W.C.Roentgen）研究阴极射线管时，发现 X 光，是人类揭开研 究微观世界序幕的“三大发现”之一，X 光管的制成，则被誉为人造光源史上的第二次大革命。 X 光也叫 X 射线，它是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为 10nm 到 10-2nm 之间。X 射线 具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见 的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短 的 X 射线能量越大，叫做硬 X 射线，波长长的 X 射线能量较低，称为软 X 射线。
伦琴发现了 x 射线，荣获 1901 年也是首届诺贝尔物理学奖，据不完全统计，从 x 射线发现以 来的 100 多年间，借助于 x 射线分析取得重大成就者多达几十人，利用一种实验手段而获得如此丰硕的科研成果，这是科学史上史无前例的奇迹。
理解实验的原理，掌握这一强大方法和工具，是未来从事物理学及相关学科工作与研究的重要基础。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
研究 X 射线的衰减与吸收体物质和厚度关系
吸收系数与波长及元素的关系
布拉格反射：X射线在NaCl晶体的单晶衍射；
测量铜的衍射峰，根据得到的衍射峰角度，计算晶格常数a。
b)提升内容
研究 X 射线管能谱与高压和发射电流的关系
杜红—昆特关系和普朗克常数的测定
c)进阶内容
钼阳极特征 X 射线的精细结构
边缘吸收：过滤 X 射线
d)高阶内容
莫塞莱定律和里德堡常数的测定
康普顿效应：验证散射 X 射线量子的能量损失
3、能力培养
X射线衍射检测材料结构的方法；
θ-2θ检测方法
4、知识点
晶体结构及晶体类型；
晶体能带结构；
光的波动性及衍射原理；
连续光谱和特征光谱；
5、学科关联
凝聚态物理，半导体物理，材料物理
6、延伸实验
凝聚态物理，半导体材料的XRD表面及物性检测，材料物理相关的科研实验内容