Cristalli di legge Bragg

Legge di Bragg, in fisica, la relazione tra la spaziatura dei piani atomici nei cristalli e gli angoli di incidenza in cui questi piani producono i riflessi più intensi di radiazioni elettromagnetiche, come i raggi X e i raggi gamma, e le onde di particelle, come quelle associate con elettroni e neutroni. Per la massima intensità dei treni a onda riflessa, devono rimanere in fase per produrre interferenze costruttive, in cui i punti corrispondenti di un'onda (ad esempio, le sue creste o depressioni) arrivano ad un punto contemporaneamente. La legge di Bragg fu formulata per la prima volta da Lawrence Bragg, un fisico inglese.

Il diagramma mostra le onde 1 e 2, in fase l'una con l'altra, guardando gli atomi A e B di un cristallo che ha una distanza di separazione d tra i suoi piani atomici o reticolari. L'angolo riflesso (guardando) as, come mostrato nell'esperimento, è uguale all'angolo incidente θ. La condizione per le due onde di rimanere in fase dopo che entrambe sono state riflesse è che la lunghezza del percorso CBD sia un numero intero (n) di lunghezze d'onda (λ), o nλ. Ma, dalla geometria, CB e BD sono uguali tra loro e alla distanza d volte il seno dell'angolo riflesso θ, o d sin θ. Quindi, nλ = 2d sin θ, che è la legge di Bragg. Come si può vedere dal diagramma, quando n = 2 c'è solo una lunghezza d'onda lungo il percorso CB; inoltre, l'angolo riflesso sarà più piccolo di quello per, diciamo, n = 3. Si dice che le onde riflesse attraverso un angolo corrispondente a n = 1 siano nel primo ordine di riflessione; l'angolo corrispondente a n = 2 è il secondo ordine e così via. Per qualsiasi altro angolo (corrispondente alla n frazionaria) le onde riflesse saranno sfasate e si verificheranno interferenze distruttive, annichilendole.

La legge di Bragg è utile per misurare le lunghezze d'onda e per determinare le distanze reticolari dei cristalli. Per misurare una particolare lunghezza d'onda, il raggio di radiazione e il rivelatore sono entrambi impostati con un angolo arbitrario θ. L'angolo viene quindi modificato fino a quando viene ricevuto un segnale forte. L'angolo di Bragg, come viene chiamato, quindi fornisce la lunghezza d'onda direttamente dalla legge di Bragg. Questo è il modo principale per effettuare misurazioni precise dell'energia dei raggi X e dei raggi gamma a bassa energia. Le energie dei neutroni, che per teoria quantistica hanno attributi d'onda, sono spesso determinate dalla riflessione di Bragg.