布拉格衍射不僅對方向有選擇性，還對波長有選擇性。晶格衍射可根據晶格種類和光源單色性分類。按照晶格分類，一種是單晶的布拉格衍射，一種是多晶的布拉格衍射。
基本介紹
- 中文名：布拉格衍射
- 外文名：Bragg Diffraction
- 屬性：現象
- 領域：光學
- 實質：三維衍射
介紹,布拉格條件,膠體晶體的布拉格可見光散射,選擇定則與實驗晶體學,另見,
介紹
布拉格衍射（又稱X射線衍射的布拉格形式），最早由威廉·勞倫斯·布拉格及威廉·亨利·布拉格於1913年提出，他們早前發現了固體在反射X射線後產生的晶體線（與其他物態不同，例如液體），而這項定律正好解釋了這樣一種效應。他們發現，這些晶體在特定的波長及入射角時，反射出來的輻射會形成集中的波峰（叫布拉格尖峰）。布拉格衍射這個概念同樣適用於中子衍射及電子衍射。中子及X射線的波長都於原子間距離(~150pm)相若，因此它們很適合在這種長度作“探針”之用。
布拉格條件
當電磁輻射或亞原子粒子波的波長，與進入的晶體樣本的原子間距長度相若時，就會產生布拉格衍射，入射物會被系統中的原子以鏡面形式散射出去，並會按照布拉格定律所示，進行相長干涉。對於晶質固體，波被晶格平面所散射，各相鄰平面間的距離為d。當被各平面散射出去的波進行相長干涉時，它們的相位依然相同，因此每一波的路徑長度皆為波長的整數倍。進行相長干涉兩波的路徑差為
，其中
為散射角。由此可得布拉格定律，它所描述的是晶格中相鄰晶體平面（由米勒指數h、k及l標記），產生相長干涉的條件：
其中n為整數，按各項參數大小而定，而λ則為波長。通過量度散射後入射波的強度，並將之表示成入射角的函式，可得干涉圖樣。在干涉圖樣中，當散射波滿足布拉格條件，就會產生非常強的強度，它們叫布拉格尖峰。
膠體晶體的布拉格可見光散射
膠體晶體為一種非常有序的粒子陣列，可以在大範圍內形成（長度從幾微米到幾毫米不等），而且可被看作原子及分子晶體的類比。球狀粒子的周期性陣列，會形成出相似的空隙陣列，而這種陣列可被用作可見光的衍射光柵，尤其是當空隙與入射波長為同一數量級的時候。
因此，科學家們在很多年前就發現了，由於相斥庫侖相互作用的關係，水溶液中的帶電荷高分子，會表現出大範圍的類晶體相互關聯，當中粒子間距一般會比粒子直徑要大得多。在自然的所有這種例子中，都可到看到一樣的漂亮構造色（或晃動的色彩），這都可以歸功於可見光波的相長干涉，而此時光波會滿足布拉格條件，跟結晶固體的X射線衍射類似。
選擇定則與實驗晶體學
就跟上文提過的那樣，布拉格定律可用於計算某立方晶系的晶格間距，關係式如下：
| 布拉維晶格 | 化合物例子 | 可行反射 | 不可行反射 |
|---|---|---|---|
簡單立方 | 任何h、k、l | 無 | |
體心立方 | h+k+l為偶數 | h+k+l為奇數 | |
面心立方 | h、k、l皆為奇數或偶數 | h、k、l當中有奇數也有偶數 | |
金剛石型 | 皆為奇數，或皆為偶數且h+k+l= 4n | 同上，或皆為偶數但h+k+l≠ 4n | |
三角點陣 | l為偶數或h+ 2k≠ 3n | l為奇數且h+ 2k= 3n |
這些選擇定則可用於對應晶體結構下的任何晶體。儘管氯化鈉呈現面心立方的結構，但是由於氯離子跟鈉離子的大小相近，因此衍射圖樣實質上跟簡單立方結構一致，只是各項晶體參數都小了一半。其他結構的選擇定則可在各種相關的參考文獻中找到，也可以自行推導出來。
