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科普園地

小小餐桌上的偉大實驗

來源: 時間:2019-07-19

大約100年前的英格蘭北部,一對父子進行了一項有趣的實驗。和科學史上的很多實驗一樣,看似很不起眼,卻徹底改變了科學家們研究分子的方式。

在隨後的時間堙A不斷有科學家對這一方法進行修改、精煉,使其日臻完善。不過不管科學家們如何改變她的“面貌”,她始終都是科學研究中最重要的工具之一。她,就是X射線結晶學。

1913年,英國物理學家威廉·亨利·布拉格和兒子威廉·勞倫斯·布拉格使用餐桌上的精鹽(氯化鈉)進行了一項實驗:他們準備了一粒潔凈的鹽晶體,並用X光對晶體進行照射。結果在置於其後的印相紙上,出現了非常美麗的幾何圖案。當然,這一實驗並非布拉格父子的首創,以前已經有人做過類似的事情,但布拉格父子不僅拍攝了美圖,還發現了其中的玄妙。他們意識到,對這些點和圖案的排列方式進行認真的研究和梳理,或許能獲得與鹽分子結構有關的信息。隨後,勞倫斯·布拉格總結出了一個公式那就是我們現在所熟知的“布拉格定律”,借用這一公式,他厘清了組成氯化鈉的鈉原子和氯原子在鹽晶體內的排序方式。他們的實驗證實了原子存在的同時,也展示了原子如何結合在一起形成化合物。

從那一刻起,原子之間如何相互作用的神秘方式,就處在科學家們的掌控之中了。隨後,科學家們踏上了揭示分子結構的征程,一個個偉大的科學發現也接踵而至。

小貼士

X射線結晶學是利用晶體的X射線衍射效應研究晶體的結構及其有關問題的學科。它的奠基人是德國物理學家勞厄(M.T.F.von Laue)。1912年他以膽礬為試樣,首次成功地完成了晶體對X射線衍射的實驗,並推導出了晶體作為三維光柵的衍射方程,即勞厄方程。他的這一成就不僅解決了X射線本質是什麼的問題,而且開創了X射線結晶學這一新領域。

1912年,德國物理學家M.von勞厄首先發現了晶體對X射線的衍射現象,他用連續譜X射線照射單晶體,在晶體後放置感光片,發現感光片上出現許多分散的斑點,後人稱為勞厄斑。

勞厄斑

(轉載請註明出處;參考文獻:《廣東輻射防護》、中國科技網等)

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