题目
4、α-Fe 属立方晶体,点阵参数 a=0.2866。如用 CrKαX 射线(λ=0.2291mm)照射,试求(110)、( 200)及(211)可发生衍射的掠射角。
4、α-Fe 属立方晶体,点阵参数 a=0.2866。如用 CrKαX 射线(λ=0.2291mm)照射,试求(110)、( 200)及(211)可发生衍射的掠射角。
题目解答
答案
答:立方晶系的晶面间距: = a / ,布拉格方程:2dsinθ =λ ,故掠射角 θ =arcsin(λ /2),由以上公式得: 2d(110)sinθ 1=λ ,得 θ 1=34.4°,同理 θ 2=53.1°,θ 3=78.2°。
解析
考查要点:本题主要考查布拉格定律在立方晶体X射线衍射中的应用,以及晶面间距公式的计算。
解题核心思路:
- 晶面间距计算:利用立方晶系的晶面间距公式 $d_{hkl} = \frac{a}{\sqrt{h^2 + k^2 + l^2}}$,计算各晶面的间距。
- 布拉格方程应用:将晶面间距代入布拉格方程 $2d\sin\theta = \lambda$,解出掠射角 $\theta = \arcsin\left(\frac{\lambda}{2d}\right)$。
破题关键点:
- 正确代入晶面指数:注意区分不同晶面的 $(hkl)$ 指数。
- 单位一致性:题目中 $a$ 和 $\lambda$ 的单位均为纳米(nm),可直接代入计算。
(110)晶面
- 计算晶面间距:
$d_{110} = \frac{0.2866}{\sqrt{1^2 + 1^2 + 0^2}} = \frac{0.2866}{\sqrt{2}} \approx 0.2023 \, \text{nm}$ - 代入布拉格方程:
$\sin\theta_1 = \frac{\lambda}{2d_{110}} = \frac{0.2291}{2 \times 0.2023} \approx 0.566 \quad \Rightarrow \quad \theta_1 \approx 34.4^\circ$
(200)晶面
- 计算晶面间距:
$d_{200} = \frac{0.2866}{\sqrt{2^2 + 0^2 + 0^2}} = \frac{0.2866}{2} = 0.1433 \, \text{nm}$ - 代入布拉格方程:
$\sin\theta_2 = \frac{\lambda}{2d_{200}} = \frac{0.2291}{2 \times 0.1433} \approx 0.8 \quad \Rightarrow \quad \theta_2 \approx 53.1^\circ$
(211)晶面
- 计算晶面间距:
$d_{211} = \frac{0.2866}{\sqrt{2^2 + 1^2 + 1^2}} = \frac{0.2866}{\sqrt{6}} \approx 0.117 \, \text{nm}$ - 代入布拉格方程:
$\sin\theta_3 = \frac{\lambda}{2d_{211}} = \frac{0.2291}{2 \times 0.117} \approx 0.979 \quad \Rightarrow \quad \theta_3 \approx 78.2^\circ$