Ley de Bragg sujeto a ciertas condiciones matemáticas; los rayos X reflejados por el cristal dan un patrón de difracción claro a partir del cual se puede recrear la estructura de la red cristalina.
Introducción a la Ley de Bragg
En los cristales, los átomos se organizan ordenadamente en una estructura geométrica que se repite regularmente, lo que comúnmente se denomina red cristalina. Es algo que recuerda a un montón de naranjas en un puesto de frutas. Una de las tareas de la física del estado sólido es desentrañar la estructura de los cristales. Esto generalmente se hace usando un método basado en la ley; que fue descubierto por el científico inglés nacido en Australia, Sir William Lawrence Bragg, en colaboración con su padre.
Cuando un haz de rayos X golpea un cristal; cada átomo se convierte en un centro para la emisión de una onda secundaria de Huygens (consulte el principio de Huygens). El cristal en sí se puede dividir en un conjunto de planos paralelos determinados por la estructura atómica de la red condicionalmente hablando. El primer plano está determinado por la dirección del átomo a sus dos vecinos más cercanos; el segundo por la dirección desde el átomo a los dos vecinos siguientes a lo largo de la red cristalina y así sucesivamente. Las ondas de difracción secundarias, por general, no se amplifican mutuamente; excepto en aquellos casos en los que golpean el punto de observación (pantalla o receptor) con un desplazamiento de fase igual a un número entero de longitudes de onda.
Ecuación de Bragg
La condición que determina los picos de intensidad del patrón de difracción, se puede escribir de la siguiente manera:
2 d sin θ = n λ
En donde d es la distancia entre los planos paralelos de la red cristalina, θ es el ángulo de dispersión de los rayos X, λ es la longitud de onda de los rayos X y n es un número entero ( orden de difracción ). En n = 1, observamos un pico en la amplificación mutua de las ondas de difracción; en los átomos separados entre sí por una longitud de onda; en n = 2, el segundo pico de difracción (la diferencia de trayectoria es de dos longitudes de onda), etc.
Esta condición, conocida como ley de Bragg, nos dice que a longitudes de onda dadas; los rayos X se amplifican en ciertos ángulos de dispersión. Entonces a partir de estos ángulos de deflexión podemos calcular la distancia entre los planos de la red cristalina. Cada uno de estos planos corresponderá a un pico en el brillo de los rayos X; en el patrón de difracción si se cumple la condición de Bragg.
Por lo tanto, cuando el cristal se irradia con un haz de rayos X enfocado en la salida; obtenemos un haz disperso como resultado de la difracción con picos pronunciados de brillo. En los ángulos de desviación de los picos de brillo de la dirección del rayo original; los científicos calculan hoy las distancias entre los átomos de la red cristalina con gran precisión. Esta técnica se llama difracción de rayos X. Hoy en día es de suma importancia en la biotecnología, ya que la difracción de rayos X es uno de los principales métodos utilizados para descifrar la estructura de las moléculas biológicas.
