物理化学的工具与方法
衍射(diffraction)
/ dif-RAK-shun /
夜里透过薄窗帘的织纹去看一盏路灯,你会看到它晕开成一个十字或一组斑点,而不是一个单点。波并不是简单地穿过小孔或绕过边缘——它们会弯折、散开、再叠加。这种弯折,以及它所造成的有图案的干涉,就是衍射。
更准确地说,衍射是波遇到与其波长尺度相当的障碍物或开口时所发生的散开与干涉。当波前绕过边缘弯折再重新合并时,它们在某些方向上相互加强、在另一些方向上相互抵消,从而产生明暗相间的特征图案。它对光、声音、水波,以及电子的波动行为都会发生。
为什么重要:衍射是我们在原子尺度上探查结构的物理核心。由于这种图案精确地取决于波所反射的那个东西的间距,测量它就能让我们读出小到根本看不见的间距。一个提醒:只有当波长与间距相当时,才会出现清晰、有用的衍射图案——这正是为什么用来观察原子的是X射线和电子,而不是可见光。
让激光笔穿过一张细金属网,墙上的光点便绽放成一格格的点阵。这些点的间距取决于网格的间距——把网织得更细,点就散得更开。同样的物理,换成X射线和一颗晶体,就让化学家测出一层层原子之间的间距。
衍射图案的几何形状,编码了散射这些波的那个东西的间距。
衍射也给普通显微镜划下一道硬性的极限:你无法清晰地看清远小于所用光波长的细节。这正是为什么使用波长短得多的电子的电子显微镜,能分辨出光学显微镜永远办不到的细节。
又称
另见