Articles

ブラッグの法則

Posted on

物理学におけるブラッグの法則とは、結晶中の原子面の間隔と、X線やガンマ線などの電磁波や、電子や中性子などの粒子の波が最も強く反射する入射角との関係をいう。 反射波の強度を最大にするためには、波が位相を保っていなければならず、波の対応する点(例えば、波の山や谷)が同時にある点に到達する構成的干渉が生じる。

図は、波1と波2が互いに位相を合わせて、原子面(格子面)間の分離距離dを持つ結晶の原子AとBを反射している様子を示しています。 2つの波が反射した後も位相が保たれる条件は、経路長CBDが波長(λ)の整数倍(n)、すなわちnλであることです。 しかし、幾何学的にはCBとBDは互いに等しく、また距離dに反射角θの正弦をかけたもの、すなわちd sin θに等しい。 したがって、nλ=2d sin θとなり、これがブラッグの法則となる。 図からわかるように、n=2の場合、経路CBには1つの波長しかなく、また、反射角度もn=3の場合よりも小さくなります。 n = 1に対応する角度で反射した波は1次反射、n = 2に対応する角度は2次反射、というようになります。

Bragg diffraction.
Bragg diffraction.

Encyclopædia Britannica, Inc.

ブラッグ則は、波長を測定したり、結晶の格子間隔を決定するのに便利です。 特定の波長を測定するためには、放射線ビームと検出器の両方を任意の角度θに設定し、強い信号を受信するまで角度を変更します。 この角度はブラッグ角と呼ばれ、ブラッグの法則から直接波長を得ることができる。 これは、X線や低エネルギーのガンマ線のエネルギーを正確に測定するための主要な方法である。 量子論的に波の属性を持つ中性子のエネルギーは、ブラッグ反射によって頻繁に決定される。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です