X線が試料に当たって回折する理由は
原子核にX線が当たるからですか?

A 回答 (3件)

質問者様が大学生以上だということを前提にさせていただきます。



原子は通常、原子核の周りに電子雲をまとっていることを習ったと思いますが、原子核に直接X線があたるのではなく、原子核周りの電子との相互作用によって、電子場の振動が起きます。

電子の位置は確定できないので、たとえ話になりますが、高校の物理の教科書の波のところにも載ってますが、平行波が進んできたときに、丸い棒などをその中にいれておくと、その後ろに波が回り込むという現象が起こります。実際にお風呂でやってみたら良いかと思いますが。

それはさておき、電子雲と相互作用したX線は量子力学過程により一度上の準位に引き上げられ、それがもとに戻るときに、電子が一個であればあらゆる方向にX線が散乱します。普段見られる回折現象はその散乱のうち、複数の電子が存在するために特定の方向にX線の波の位相が揃うために、その方向にのみ回折しているようにみえます。

なお、この励起過程ではエネルギーは失われませんので、散乱はトムソン散乱であり、回折前後でX線の波長が変わることはありません。
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原子核の周りの電子雲がX線を反射するのです。

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「・・・ラウエやブラッグは点状の原子がX線を回折するものとして扱ったが、実際にX線を回折するのは原子中に広がった分布を持つ電子である。

・・・」

上記は「X線回折」:Wikipediaの引用


原子中の電子にx線があたり電子はX線の電界により加速運動して電磁波を放射する。点波源として放射した電磁波はホイヘンスの原理に従って回折するのだと思います。次から次とX線の電界の方向が正反対になるので点波源の電磁波はX線になるのだと思います。

参考になれば幸いです。
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