W krystalicznych ciałach stałych atomy ułożone są w przestrzeni w sposób regularny tworząc tzw. sieć krystaliczną. Na Rys. 1 pokazane jest rozmieszczenie atomów w krysztale NaCl. Małe kule przedstawiają atomy (jony) sodu, a duże jony chloru. Na Rys. 1 pokazana jest tzw. komórka elementarna. Jest to najmniejsza jednostka (cegiełka), z której można zbudować kryształ.

Takie ułożenie atomów w powtarzający się regularny wzór powoduje, że krystaliczne ciało stałe stanowi naturalny, trójwymiarowy układ szczelin (przeszkód) czyli trójwymiarową siatkę dyfrakcyjną.

Takie ułożenie atomów w powtarzający się regularny wzór powoduje, że krystaliczne ciało stałe stanowi naturalny, trójwymiarowy układ szczelin (przeszkód) czyli trójwymiarową siatkę dyfrakcyjną.

Jednak w tym przypadku światło widzialne jest bezużyteczne, ponieważ długość jego fal jest dużo większa od odległości między atomami \( \lambda \) a. Przykładowo, światło żółte ma długość równą 589 nm, a odległość między najbliższymi atomami w krysztale NaCl wynosi a \( {\approx} \) 0.281 nm.

Musimy więc posłużyć się promieniowaniem X (promieniowanie rentgenowskie). Więcej o promieniowaniu rentgenowskim dowiemy się w dalszych rozdziałach, teraz zapamiętajmy jedynie, że jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal rzędu 0.1 nm, to jest tego samego rzędu co odległości międzyatomowe w kryształach. Na Rys. 2 poniżej pokazana jest wiązka promieni X padająca na kryształ. Wiązki fal ugiętych na atomach padają na kliszę tworząc na niej w wyniku interferencji charakterystyczny obraz (układ punktów) zwany od nazwiska niemieckiego fizyka odkrywcy tej metody obrazem Lauego.

Natężenia linii w obrazie dyfrakcyjnym zależą od geometrii pojedynczej szczeliny. W idealnym przypadku zależą od szerokości szczeliny. Tak samo natężenia wiązek rozproszonych na krysztale zależą od geometrii pojedynczej rozpraszającej komórki elementarnej. Analiza położeń i natężeń tych punktów pozwala na określenie struktury kryształu.

Kierunki (kąty \( \theta \)), dla których otrzymujemy wzmocnienie promieni X ugiętych na krysztale, określa prawo Bragga.

Więcej o prawie Bragga możesz przeczytać w module Prawo Bragga.

Widzimy, że znając długość fali \( \lambda \) możemy z prawa Bragga wyznaczyć odległości międzyatomowe. Dyfrakcja promieni X jest ważną metodą doświadczalną w badaniu ciała stałego.