胡乱科普一下用X射线衍射方法测量化学键的键长（官方扫地专家勿看）

Mr.X 

俺的理解是，化学键的键长其实就是形成化学键的两个原子之间的距离。那么，
如何测量两个原子之间的距离呢？如果只有两个原子，那么，办法只有一个：直
接电子显微镜去“看”这两个原子。这个办法是很笨的，精度也不高。实验工作
者是很聪明的，不会让自己吊死在这种笨办法上。如果有很多很多的原子，它们
在整个三维空间形成很规则的排列，那么，就可以利用这种规则的排列来精确测
量相邻原子之间的距离。为便于描述，设想这个规则排列是这样产生的：先在三
维空间中画出一系列的相互平行的平面，任何两个相邻的平面的垂直距离都相
等，记为D；在一个平面内把很多原子很规则地排列起来，然后把这个平面内的
每个原子沿着垂直于平面的方向平行拷贝到其他的平面上，这样就形成了一个在
整个空间上的规则排列。实验工作者就可以测量出两个相邻平面之间的距离，也
就测量出了沿着垂直于平面方向上的两个相邻原子之间的距离。具体的测量方法
是：把一束平行的X射线照射到这一系列平面上去，那么它会被这些平面衍射到
各个方向去。这里要求X射线是单色的，也就是说它的波长L是唯一的。为描述方
便，通常把垂直于这些平面的那个方向称为“法线方向”。用A表示X射线的入射
方向与法线方向之间的夹角；用B表示实验仪器探测的出射X射线的方向与法线方
向的夹角。如果固定入射方向而改变接收方向，可以严格证明，当B=A的时候，
也就是沿着符合几何光学的反射方向上，仪器探测到的X射线强度最大。那么，
如果同时改变入射方向和探测方向但保持A=B，什么时候仪器探测到的X射线强度
最大呢？可以严格证明，如果规则结构遍布整个空间，那么，当2DsinA=L的时
候，探测到的X射线强度最大。因此，只要X射线的波长L小于相邻平面间距D的两
倍，那么，就一定可以找到X射线出射强度最大的那个方向对应的夹角A。由于X
射线的波长L是已知的，只要精确地测量出夹角A，就可以精确地计算出相邻平面
的间距D，也就得到了沿垂直于平面方向上的相邻原子之间的距离。


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