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X-光繞射 (X-ray diffraction)與布拉格定律 (Bragg’s Law) 國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

X-光繞射(X-ray diffraction)是最常見用來決定固體晶體結構的工具，簡稱為XRD（圖一）。繞射發生於當光束被一規則排列點或線的散射，散射後的同相光產生建設性干涉，相異相光產生破壞性干涉。如果使用單一波長的X-光來照射晶體，可以觀察到一特殊圖形(pattern)，呈現規則排列亮點（圖二）或亮暗線條交錯（圖三）。

圖一、XRD示意圖（上）與真實儀器（下）。（圖片來源：Protein crystallography）

圖二、奈米氧化鋅棒的電子穿隧顯微鏡影像（左）和XRD圖形(右)。（圖片來源：Nanoscale Res Lett (2010) 5:669–674）

圖三、二維XRD圖形。

亮暗線的位置和晶體結構有關， 1913 年，威廉‧勞倫斯‧布拉格(William Lawrence Bragg, 1890-1971)與威廉‧亨利‧布拉格(William Henry Bragg, 1862-1942)兩人，在觀察某些晶體產生的X光反射當中，在入射光的波長與角度的配合之下，可以觀察到強烈的反射峰的現象。此現象即稱為布拉格散射 (Bragg’s scattering)。

布拉格定律(Bragg’s Law)為描述X-光繞射角度和晶體原子層與層間距離關係的方程式，

(nlambda=2dsin heta)

其中 (la...

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