¿Qué son exactamente los planos de cristal y cómo reflejan los rayos X?

En la imagen de arriba, puedes ver una serie de planos de Bragg dibujados en el cristal. Esto se llama un "conjunto de planos". Otro "conjunto de planos" sería si uno simplemente dibujara una serie de líneas horizontales a través de los átomos. (Por supuesto, por líneas me refiero a planos, pero aquí se proyectan en una imagen 2D).

Los planos son los formados por los átomos, por lo que en ese sentido son reales, pero no son planos "matemáticos" ya que se extienden hasta el infinito.

Estos planos están hechos de los átomos que forman el cristal. Diferentes cristales tendrán diferentes estructuras y, por lo tanto, los planos serán diferentes.

Los rayos X en realidad son reflejados con mayor fuerza por los electrones. Por lo tanto, de lo que en realidad se están dispersando son los electrones centrales alrededor de los núcleos. Lo que sucede es que debido a la estructura del cristal, uno puede hacer que cada uno de los rayos X reflejados interfieran constructivamente golpeando el cristal justo en el ángulo correcto con la longitud de onda correcta de los rayos X.

El concepto del plano surge cuando se considera la interferencia constructiva como he descrito en 4. Los átomos forman efectivamente una red de difracción de rayos X (en una geometría reflectante en oposición a una geometría transmisiva a la que estamos acostumbrados).

Como puede ver en la imagen de arriba, hay muchos "conjuntos de planos" diferentes que se pueden dibujar. Dependiendo del ángulo de incidencia y reflexión con respecto al cristal, en principio se puede reflejar en cualquiera de estos planos.

La Ley de Bragg es una condición de interferencia constructiva. La diferencia de longitud de camino entre los planos es$2d\sin\theta$y esto debe ser igual a un número entero de longitudes de onda,$n\lambda$, para que los rayos X interfieran constructivamente entre sí. Por lo tanto$2d sin\theta = n\lambda$es la condición para obtener "Dispersión de Bragg".

y 2. Los planos cristalinos contienen conjuntos de átomos que ocupan posiciones idénticas en la celda primitiva.

Por así decirlo, los planos están hechos de átomos (y nada en el medio). O si quieres una imagen más mecánica cuántica, tendrías orbitales de electrones en el medio, que son responsables del enlace químico.

Los rayos X se dispersan por átomos individuales. Si muchos átomos actúan como centros de dispersión (p. ej., un plano cristalino o un conjunto de ellos), las ondas esféricas dispersas, que se originan en los átomos como fuentes puntuales, se convierten de nuevo en una onda plana.

Esto depende de la estructura cristalina y la simetría.

Wikipedia podría ayudar con buenas fotos allí.