Законът на Брег • Джеймс Трефил, Енциклопедия "Двеста закона на Вселената"
При определени математически условия рентгеновите лъчи, отразени от кристал, дават ясна дифракционна картина, от която е възможно да се пресъздаде структурата на кристалната решетка.
В кристалите атомите са организирани по подреден начин в редовно повтаряща се геометрична структура, която обикновено се наричакристална решетка.Донякъде напомня на купчина портокали върху щанд за плодове. Една от задачите на физиката на твърдото тяло е да разкрие структурата на кристалите. Това обикновено се прави с помощта на метод, базиран на закона, който е открит от родения в Австралия английски учен сър Уилям Лоурънс Браг, заедно с неговия баща.
Когато рентгенов лъч удари кристал, всеки атом се превръща в център на излъчване на вторична вълна на Хюйгенс (вижтеПринципа на Хюйгенс). Самият кристал може да бъде разделен на набор от успоредни равнини, определени от атомната структура на решетката (относително казано, първата равнина се определя от посоката от атома към неговите два най-близки съседа, втората от посоката от атома към следващите два съседа в кристалната решетка и т.н.). Вторичните дифракционни вълни в общия случай няма да се усилват взаимно, освен в случаите, когато влизат в точката на наблюдение (екран или приемник) с фазово изместване, равно на цял брой дължини на вълните. Това условие, което определя пиковете на интензитета на дифракционната картина, може да се запише по следния начин:
къдетоdе разстоянието между успоредните равнини на кристалната решетка,θе ъгълът на разсейване на рентгеновите лъчи, λ е дължината на вълната на рентгеновите лъчи иn ецяло число (дифракционен ред). Приn= 1, ние наблюдаваме пика на взаимното усилване на дифракционните вълни от атоми, разположени на една дължина на вълната, приn= 2 е вторият пик на дифракция (разликата в пътя е две дължини на вълната) и т.н.
Това условие, сега известно като закон на Брег, ни казва, че при дадени дължини на вълните рентгеновите лъчи се усилват при определени ъгли на разсейване и от тези ъгли на отклонение можем да изчислим разстоянието между равнините на кристалната решетка. Всяка от тези равнини ще съответства на пика на яркостта на рентгеновите лъчи в дифракционната картина, при условие че е изпълнено условието на Bragg.
Следователно, когато кристалът се облъчва с фокусиран рентгенов лъч, на изхода се получава разсеян в резултат на дифракция лъч с ясно изразени пикове на яркост. Според ъглите на отклонение на пиковете на яркостта от посоката на първоначалния лъч днес учените изчисляват с голяма точност разстоянията между атомите на кристалната решетка. Този метод се наричарентгенов дифракционен анализ.Той е от първостепенно значение в биотехнологиите днес, тъй каторентгеновият дифракционен анализе един от основните методи, използвани за дешифриране на структурата на биологичните молекули.
английски физици. Единственият случай в историята, когато баща и син са си поделили Нобеловата награда. Уилям Браг-старши е роден в Уестууд (Англия). След като завършва Кеймбридж, той преподава физика в редица университети във Великобритания и Австралия. След откриването на радиоактивното лъчение той се интересува от изучаването на взаимодействието му с материята. Най-важните и успешни изследвания върху разсейването на рентгенови лъчи върху кристали, той провежда заедно със сина си. За това изследване баща и син са удостоени с Нобелова награда по физика през 1915 г. Впоследствие Уилям Хенри служи като директор на Кралския институт и председател на Кралското общество. Уилям Лорънс посвети цялата си научна кариера на по-нататъшноторазвитие на кристалографията – наука, чиито основи полага заедно с баща си.