Arah Difraksi Sinar X

Setelah survei awal kita tentang fisika sinar-x dan geometri kristal, kita sekarang dapat melanjutkan untuk menyesuaikan keduanya dan mendiskusikan fenomena difraksi sinar-x, yang merupakan interaksi dari keduanya. Menurut sejarah, ini persis seperti bidang ini ilmu yang dikembangkan. Selama bertahun-tahun, ahli mineral dan kristalografi telah mengumpulkan pengetahuan tentang kristal, terutama dengan pengukuran sudut antarmuka, analisis kimia, dan penentuan sifat fisik. Ada sedikit pengetahuan tentang struktur interior, namun, meskipun beberapa tebakan yang sangat cerdas telah dibuat, yaitu, bahwa kristal dibangun oleh pengulangan periodik dari beberapa satuan, mungkin sebuah atom atau molekul, dan bahwa unit tersebut terletak sekitar 1 atau 2Å terpisah . Di sisi lain, ada indikasi, tetapi hanya indikasi, bahwa x-ray mungkin gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 1 atau 2Å. Selain itu, fenomena difraksi dipahami dengan baik, dan diketahui bahwa difraksi, seperti cahaya tampak oleh pada kisi, terjadi setiap kali gerakan gelombang mengalami set objek hamburan teratur spasi, asalkan gelombang-panjang gerakan gelombang adalah dari urutan yang sama besarnya sebagai jarak ulangi antara pusat hamburan.

Begitulah keadaan pengetahuan di tahun 1912 ketika fisikawan Jerman Von Laue (1879-1960) mengambil masalah. Dia beralasan, bahwa jika kristal terdiri dari atom jarak teratur yang mungkin bertindak sebagai hamburan pusat untuk sinar-x, dan jika sinar-x adalah gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang hampir sama dengan jarak interatomik dalam kristal, maka harus memungkinkan untuk lentur x -rays melalui kristal. Di bawah arahannya, eksperimen untuk menguji hipotesis ini dilakukan: kristal tembaga sulfat didirikan di jalur sinar sempit sinar-x dan pelat fotografi diatur untuk merekam kehadiran difraksi, jika ada. Upaya kedua berhasil dan menunjukkan tanpa keraguan bahwa sinar-x yang terdifraksi oleh kristal dari sinar utama untuk membentuk pola bintik-bintik pada pelat fotografi. Eksperimen ini membuktikan, pada satu dan saat yang sama, sifat gelombang sinar-x dan periodisitas susunan atom dalam kristal. Belakang selalu mudah dan ide-ide ini tampil cukup sederhana untuk kita sekarang, bila dilihat dari sudut pandang lebih dari enam puluh tahun pengembangan subjek, tapi mereka sama sekali tidak jelas pada tahun 1912, dan hipotesis Von Laue dan verifikasi eksperimentalnya harus berdiri sebagai prestasi intelektual besar.

Kisah tentang percobaan ini dibacakan dengan penuh minat oleh dua fisikawan Inggris, W.H.Bragg (1862-1942) dan putranya W.L.Bragg (1890-1971). Yang terakhir, meskipun hanya seorang mahasiswa muda pada saat itu masih tahun 1912-berhasil menganalisis percobaan Laue dan mampu mengekspresikan kondisi yang diperlukan untuk difraksi dalam bentuk matematika jauh lebih sederhana daripada yang digunakan oleh von Laue. Ia juga menyerang masalah struktur kristal dengan alat baru dari difraksi sinar-x dan pada tahun berikutnya, memecahkan struktur NaCl, KCl, KBr, dan KI yang semuanya memiliki struktur NaCl; ini adalah yang pertama selesai penentuan kristal-struktur yang pernah dibuat. Struktur sederhana dari logam seperti besi dan tembaga tidak ditentukan sampai nanti.