Bragg’sches Gesetz der Beugung

Was ist das Bragg’sche Gesetz der Beugung?

Das Bragg’sche Gesetz der Beugung, benannt nach den britischen Physikern William und Lawrence Bragg, beschreibt die Beziehung zwischen der Wellenlänge eines einfallenden Strahls und dem Winkel, unter dem er auf ein Kristallgitter trifft. Es ist ein wichtiger Grundsatz der Röntgenbeugung und wird auch in anderen Bereichen der Physik und Materialwissenschaften angewendet.

Wie funktioniert das Bragg’sche Gesetz der Beugung?

Wenn ein Strahl auf ein Kristallgitter trifft, wird er gebeugt und in verschiedene Richtungen reflektiert. Wenn der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Kristallgitter richtig eingestellt ist, können sich die reflektierten Strahlen konstruktiv interferieren und ein verstärktes Beugungsmuster erzeugen. Das Bragg’sche Gesetz gibt an, dass dieser konstruktive Interferenz nur auftritt, wenn die Wellenlänge des einfallenden Strahls und der Abstand zwischen den Gitterebenen des Kristalls ein ganzzahliges Vielfaches voneinander sind.

Anwendungen des Bragg’schen Gesetzes in der Wissenschaft

Das Bragg’sche Gesetz der Beugung wird in der Kristallographie und der Materialwissenschaft angewendet, um die Struktur von Kristallen und anderen Materialien zu untersuchen. Es wird auch in der Röntgenbeugung von Proteinkristallen verwendet, um ihre Struktur auf atomarer Ebene zu bestimmen. Das Gesetz hat auch Anwendungen in der Röntgenfluoreszenzanalyse, der Röntgenabsorptionsspektroskopie und der Röntgenbeugung von dünnen Filmen und Schichten.

Beispiel: Verwendung des Bragg’schen Gesetzes in der Kristallographie

Ein Beispiel für die Verwendung des Bragg’schen Gesetzes in der Kristallographie ist die Bestimmung der Kristallstruktur von Diamant. Diamant hat ein kubisches Kristallgitter mit einer Gitterkonstanten von 3,5668 Å. Ein Röntgenstrahl mit einer Wellenlänge von 1,54 Å wird auf den Diamantkristall gerichtet, unter einem Winkel von 16,7° zur Gitterebene. Wenn das Bragg’sche Gesetz erfüllt ist, sollten die reflektierten Strahlen konstruktiv interferieren und ein Beugungsmuster erzeugen. Dieses Muster kann dann analysiert werden, um die Kristallstruktur von Diamant zu bestimmen.