繞射原理
布拉格晶面(Bragg plane)
/ Bragg -> BRAG /
在布拉格「峽谷峭壁」的圖像裡,峭壁就是布拉格晶面:一族平行、等間距的原子面,它們合起來扮演某一個反射的有效鏡面。你能記錄到的每一個反射,都屬於這樣一族晶面,用它的米勒指數 (hkl) 命名,並以單一間距 d_hkl 為特徵。當有人說晶體從它的 (111) 晶面反射,做反射的正是 (111) 這一族布拉格晶面。
看清楚為什麼重要的是「一族」而非「單一晶面」會很有幫助。孤零零一個原子面散射得很微弱,且在任何角度都散射;是那一疊許多相同、彼此間距皆為 d 的晶面,才強制了銳利的角度選擇。只有當相鄰晶面之間的程差 2 d sin theta 等於整數個波長時,那疊晶面才全部互相加強;角度稍有偏差,深處的晶面就與淺處的失去同步而彼此抵消。貢獻的晶面越多,存活下來的光束就越銳利。
還有第二個、較進階的意義值得誠實點出。在倒空間中,布拉格平面是垂直平分某個倒晶格向量 g_hkl 的那個平面;波向量末端落在該平面上的波即滿足繞射條件,而這些垂直平分面正是固態物理中布里淵區的壁。兩種意義從兩個視角描述同一套物理——真實空間中的反射晶面族,以及它在倒空間中的垂直平分面。
鋁(面心立方,a = 4.05 埃)從它的 {111} 布拉格晶面強烈反射,間距 d = 4.05 / sqrt(3) = 2.34 埃。因為 {111} 含有八個對稱等價、d 相同的晶面,它們全都在同一角度繞射,疊成一條強的粉末線。
布拉格「晶面」其實是共用同一 d 間距的一族;對稱等價的成員在粉末圖中重疊。
單一原子面不會產生反射;一整族間距為 d 的平行晶面才會。而且只有在立方晶系中,方向 [hkl] 才會沿著它的布拉格晶面 (hkl) 的法線指向——在其他晶系裡,法線要用 g_hkl 表示。
又称
另见