【演習】X線の波動性〜X線回折〜-高校物理をあきらめる前に

物理【原子】第4講『X線の波動性〜X線回折〜』の講義内容に関連する演習問題です。講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

X線の波動性〜X線回折〜X線の正体は電磁波なので，波の性質をもっているはずです。今回はX線の波動性が顕著に現れる現象について詳しく見ていきましょう。...

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問題
答え

問題

下図のように，波長λ＝4.0×10^-11mのX線発生装置と結晶試料を置き，反射されたX線を検出して試料の結晶構造を調べる。反射X線の検出は，X線発生装置を移動させ，結晶面と入射X線のなす角を0°から大きくしながら行うものとする。以下の各問に答えよ。ただし，プランク定数をh，真空中の光の速さをc，電気素量をeとする。

[Level.1]
隣りあう結晶面で反射するX線の経路差を，結晶面と入射X線のなす角θ，結晶面どうしの間隔dを用いて表わせ。

[Level.2]
「前問で求めた経路差が，λの（　　）倍のとき，強い反射X線が検出される。」
空欄に当てはまる語句として正しいものは次のうちどれか。

（a）偶数　（b）奇数　（c）整数　（d）半整数

[Level.3]
0°<θ<90°の範囲でX線発生装置を動かしていくと，2回目の強い反射X線が検出されたのはθ＝30°のときだった。このことからdを求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。