Калькулятор закона Брэгга: рентгеновская дифракция, угол и межплоскостное расстояние

Вычисляйте любой параметр закона Брэгга — длину волны, межплоскостное расстояние, угол дифракции или порядок — по трём другим значениям.

Выберите неизвестный параметр, введите три известных значения и мгновенно решите уравнение Брэгга: nλ = 2d sin θ.

Калькулятор закона Брэгга: рентгеновская дифракция, угол и межплоскостное расстояние
Вычисляйте любой параметр закона Брэгга — длину волны, межплоскостное расстояние, угол дифракции или порядок — по трём другим значениям.

О законе Брэгга и рентгеновской дифракции

Закон Брэгга, сформулированный William Henry Bragg и William Lawrence Bragg в 1913 году, описывает когерентное отражение рентгеновских лучей, нейтронов или электронов от регулярных атомных плоскостей кристалла. В nλ = 2d sin θ n — порядок дифракции, λ — длина волны, d — межплоскостное расстояние, θ — угол Брэгга. Когда рентгеновский пучок падает на кристалл, параллельные атомные плоскости работают как частичные зеркала. Отражение от более глубокой плоскости проходит на 2d sin θ больше; если эта разность равна целому числу длин волн, возникает дифракционный пик за счёт конструктивной интерференции. Закон связывает измеряемый угол дифракции с микроскопическим расстоянием d. По углам пиков при известной длине волны находят межплоскостные расстояния, а по относительным интенсивностям получают симметрию, трёхмерную структуру и положения атомов. Распространённые источники: Cu Kα (λ = 0.15406 nm), Mo Kα (λ = 0.07107 nm) и Cr Kα (λ = 0.22897 nm). Синхротроны дают перестраиваемые интенсивные пучки; нейтронная дифракция дополняет анализ лёгких атомов и магнитного порядка. Калькулятор решает λ, d, θ или n по трём другим значениям. Длина волны и d вводятся в нанометрах, угол — в градусах, n — безразмерное положительное целое число.

Примеры закона Брэгга

Типичные сценарии рентгеновской дифракции, показывающие применение nλ = 2d sin θ.

tool.braggs-law-calculator.examples.colInputНеизвестноеКонтекст
d = 0.203 nm, θ = 22.5°, n = 1λ ≈ 0.155 nmОпределение длины волны Cu Kα по известному кристаллу. Значение близко к принятому 0.1541 nm, что подтверждает настройку.
λ = 0.154 nm, θ = 30°, n = 1d = 0.154 nmРасчёт d-расстояния кристаллической плоскости по дифракционному пику при 30°.
λ = 0.154 nm, d = 0.203 nm, n = 1θ ≈ 22.2°Поиск угла Брэгга для отражения первого порядка Cu Kα от стандартной плоскости кристалла кремния.
λ = 0.154 nm, d = 0.203 nm, θ = 22.5°n ≈ 1Подтверждение, что наблюдаемый пик имеет первый порядок. Нецелые результаты указывали бы на ошибку измерения.

Как пользоваться калькулятором закона Брэгга

  1. Выберите параметр, который нужно найти: длину волны, межплоскостное расстояние, угол Брэгга или порядок дифракции.
  2. Введите три известных значения. Длина волны и d-расстояние задаются в нанометрах (nm); угол — в градусах; n — положительное целое число.
  3. Нажмите Рассчитать. Результат появится вместе с проверкой 2d sin θ.
  4. Убедитесь, что проверочное значение совпадает с nλ, чтобы подтвердить согласованность входных данных.
  5. Нажмите Сбросить, чтобы начать новый расчёт или изменить неизвестный параметр.

Частые вопросы о законе Брэгга

Что такое закон Брэгга?
Это условие конструктивной интерференции волн, отражённых от параллельных атомных плоскостей кристалла: nλ = 2d sin θ.
Что такое угол Брэгга?
Угол Брэгга θ — скользящий угол между падающим пучком и кристаллической плоскостью, а не угол к нормали поверхности.
Что такое d-расстояния и как они связаны со структурой кристалла?
Это перпендикулярные расстояния между атомными плоскостями, заданными индексами Миллера (hkl), отражающие параметры решётки.
Можно ли использовать закон Брэгга для нейтронов или электронов?
Да. Он применим к любой волне с длиной, сравнимой с межатомными расстояниями, включая нейтроны и электроны.
Что означает порядок дифракции n?
n — положительное целое число, показывающее, сколько полных длин волн укладывается в дополнительную длину пути 2d sin θ.
Почему рентгеновские лучи дают дифракцию Брэгга, а видимый свет — нет?
Видимый свет имеет слишком большую длину волны для отдельных атомных плоскостей; рентгеновские длины волн соответствуют кристаллическим расстояниям.