散射模式从何而来?这是我们将在本理论页回答的问题。首先,我们必须记住,中子既表现为波,又表现为粒子。波的部分是理解散射模式的重要方面,因此我们将把所有中子当作波来处理。

散射图案实际上是一种干涉图案,很像湖面上的干涉图案,如果你把两块石头挨近地扔进去。这种图样是由相长干涉和相消干涉引起的。当两个波在彼此上面时,它们将被加在一起。如果它们处于相位,就会产生波谷较低、波顶较高的建设性干涉。如果两个波完全不相,它们将在那个点产生破坏性干涉,没有波顶或谷。当然,如果两个波完全抵消,那么它们的振幅(波峰的高度和波谷的深度)需要相同。

左边是相长干涉和相消干涉的图示。在图的顶部是两个相对应的波,当它们相遇时,它们相加并产生一个振幅更高的波。这称为相长干涉。在底部有两个波,它们的相位相差180度,这使得波完全抵消了。这被称为解构干涉。右边是氯化钠原子结构的图解。其结构呈现为一个三维立方体,其中氯离子原子(绿色)与钠离子原子(灰色)相连。

图1所示。一个;两种干涉的示意图。b;氯化钠中原子的重复结构。

这也是中子从两个靠近的原子中散射出来的方式。中子在产生长干涉的方向上相干地散射。然而,在真实的样品中,原子的数量远远超过两个!例如,一克氯化钠中含有~3.5*1025原子,所以如果它们只是随机分布在盐的样本中,模式会非常复杂。事实上,由完全随机分布的原子所产生的图案,将会在宇宙的各个方向上造成等量的散射所谓的非相干散射.然而,如果样品原子以某种带有特征距离的模式排列,比如在一个钠原子和一个氯原子或两个氯原子之间,那么从具有这些特征距离的原子散射出来的中子将加在一起形成一个总体模式所谓的相干散射.要满足中子的弹性相干散射,我们需要熟悉和布喇格定律

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