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X射线衍射图谱的分析----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置B 衍射峰的强度C 衍射峰的峰形E 衍射测试实验条件选择F 其他相关知识----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置1、衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。
2、X射线入射到结晶物质上，产生衍射的充分必要条件是3、第一个公式确定了衍射方向。
在一定的实验条件下衍射方向取决于晶面间距d。
而d是晶胞参数的函数，；第二个公式示出衍射强度与结构因子F(hkl)的关系，衍射强度正比于F(hkl)模的平方，4、F(hkl)的数值取决于物质的结构，即晶胞中原子的种类、数目和排列方式，因此决定X射线衍射谱中衍射方向和衍射强度的一套d和I的数值是与一个确定的结构相对应的。
这就是说，任何一个物相都有一套d-I特征值，两种不同物相的结构稍有差异其衍射谱中的d和I将有区别。
这就是应用X射线衍射分析和鉴定物相的依据。
5、若某一种物质包含有多种物相时，每个物相产生的衍射将独立存在，互不相干。
该物质衍射实验的结果是各个单相衍射图谱的简单叠加。
因此应用X射线衍射可以对多种物相共存的体系进行全分析。
6、一种物相衍射谱中的(是衍射图谱中最强峰的强度值) 的数值取决于该物质的组成与结构，其中称为相对强度。
当两个样品的数值都对应相等时，这两个样品就是组成与结构相同的同一种物相。
0)8分子的9射线衍射图谱介绍岳春光!!四川省南充高级中学!南充!I"MK$%"摘!要!U Q F分子的d射线衍射图谱本质上是两个夫琅禾费单缝衍射图谱的叠加$由于d射线在照射U Q F分子时#先后经两个互成角度单缝后发生衍射#因此形成的衍射图谱呈,d-形#据此可以推测U Q F分子结构呈螺旋形$关键词!U Q F!d射线衍射图谱!夫琅禾费单缝衍射!!人教版高中生物学教材必修'!'$%K版"第"章第'节,U Q F分子的结构-在介绍U Q F分子的d射线衍射图谱时#已经将插图更换为著名的,#%号照片-$该照片是著名女科学家罗莎琳德+富兰克林实验组拍摄的第#%张U Q F分子d射线衍射照片#也是对于破解U Q F分子结构最关键的一张照片$教材在该插图下添加了注解),d-型意味着U Q F分子是螺旋的$一线教师在使用过程中#普遍不能理解其原理#因此本文将简要介绍如何根据,d-型判断U Q F分子是螺旋的$!"衍射及夫琅禾费单缝衍射衍射!1+T T0.-2+/3"是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象$光在传播过程中#遇到障碍物或小孔时#光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象#叫光的衍射!1+T T0.-2+/3/T,+A;2"!图%"$图%!单缝衍射示意图如果障碍物是一条狭缝#光源和光屏到障碍物的距离都很大#此时入射光为平行光#波面是平面#衍射光也是平行光$这种衍射称为夫琅禾费单缝衍射$其特点是中央有一条特别明亮的亮条纹#相邻的亮条纹之间有一条暗条纹$如果以相邻暗条纹之间的间隔作为亮条纹的宽度#则两侧的亮条纹是等宽的#而中央亮条纹的宽度是其他亮条纹的两倍$在特定条件下#狭缝的宽度)%狭缝与光屏的距离>%光的波长 %相邻衍射暗条纹间距08近似满足如下关系))@08>据上式可知#通过测量>%08#结合已知的光的波长 #即可计算出狭缝宽度)$#"9射线透过0)8分子形成的衍射图案 可以看做两个夫琅禾费单缝衍射的叠加以红色激光水平照射竖直弹簧来模拟d射线透过U Q F分子)光线在通过弹簧时#先后照到两小段倾斜的细丝!用图'中间黑色线段和灰色线段表示"#两段细丝呈现交叉状#分别产生与单缝衍射相同的条纹$由于黑色线段向左倾斜#形成的狭缝衍射条纹即向左倾斜!走向与黑色线段垂直#即图'右侧F所示"#而灰色线段代表的铁丝向右倾斜#形成的狭缝衍射条纹向右倾斜!走向与灰色线段垂直#图'右侧8所示"#因此最终图谱呈现,d-形$通过几何关系不难看出#衍射图谱中,d-形夹角与黑色线段和灰色线段的夹角是相等的$换言之#若衍射图像呈现,d-形#则预示障碍物呈螺旋形$图'!红色激光水平照射竖直弹簧形成衍射图谱分析注)引自第三十五届全国中学生物理竞赛复赛第六题%K%"年#劳厄想到#如果晶体中的原子排列是有规则的#那么晶体可以当作是d射线的三维衍射光栅$d射线波长的数量级是%$m%$m%$m I厘米#这与固体中的原子间距大致相同$果然试验取得了成功#这就是最早的d射线衍射$d射线的本质与光一样是电磁波#在遇到障碍物时同样会衍射$如果我们把U Q F分子看作一段螺旋的铁丝#而忽略其是两条链构成的细节#当d射线在透过U Q F分子时#同样会形成分别垂直于黑色色块和灰色色块!图"中间"的%呈,d-形交叉的衍射图案!图"右侧"$因此我们就不难理解为何,d-形衍射图谱意味着U Q F分子呈螺旋形了$+%M+生物学教学'$'%年!第HI卷"第I期试探新冠肺炎的战 疫 思维胡克海!!山东省汶上县第一中学!济宁!'M'#$$"摘!要!利用学生对新冠肺炎的关注热度#本文以战疫热点为主线#通过分析%解决问题的思路#归纳所渗透的科学思维#引领学生,消化吸收-战疫中的思维营养$关键词!新冠肺炎!科学思维!生物学课程!!突发于'$%K *'$'$年之交#在全球大流行的新冠肺炎!7J b PU %K "已导致全球上亿人染病#两百余万人死亡$和海外疫情持续暴增的态势不同#中国在短时间就控制住了疫情$中国的战疫成功主要源于对疫情的科学防控$新冠肺炎是突发的新发疾病#对其认知并无模板可循#但中国医生和科学家尝试在战疫中认识并逐步完善战疫策略$科学战疫的过程就是运用科学思维不断攻克时坚的过程#中国的战疫历程就是现实版运用科学思维呵护生命%解决现实生存危机的教科书$科学思维是生物学学科核心素养的重要组成内容#归纳并解读新冠肺炎战疫中的科学思维能充分发挥新冠肺炎触发的心理热度#激发并维持学生的学习动机#深化学生对重要科学思维方法的理解和运用$!"科学思维的内涵及范畴,科学思维-是指尊重事实和证据#崇尚严谨和务实的求知态度#运用科学的思维方法认识事物%解决实际问题的思维习惯和能力$科学思维有两个层面的含义)一是求知态度#要求做到尊重事实和证据#崇尚严谨和务实(二是思维习惯和能力#要求认识事物和解决问题时要运用科学的思维方法包括归纳与概括%演绎与推理%模型与建模%批判性思维%创造性思维等&%'$中国科学家新冠肺炎的战疫历程是科学思维有效运用的系统体现#为如何践行正确的求知态度和运用科学的思维方法提供了现实模板$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$图"!U Q F 分子d 射线衍射图谱分析"#"点 明新冠肺炎战疫始末 感悟科学思维的引领':%!热点一 >F O >7/b ' 新冠肺炎病原体 的发现!'$%K 年%'月下旬#张继先主任领衔的湖北省中西医结合医院呼吸内科陆续收诊了M 位有流感症状或者普通肺炎症状的患者#79检查结果不同于普通肺炎(做流感%>F O >7/b 等已发现病原体检测均为阴性(做流调显示#有H 位去过华南海鲜市场$张继先主任认为患者来源极不寻常#建议并会同医院领导及时上报$湖北省%市卫健委疾控处接到医院的报告后快速响应#指示武汉市疾控中心%金银潭医院和江汉区疾控中心#来到湖北省中西医结合医院#开始流行病学调查$%'月"$日#武汉市卫健委下发了一份.关于报送不明原因肺炎救治情况的紧急通知/#将新发肺炎称为,不明原因的肺炎-$%月"日*#日#专家将,不明原因的肺炎-正式排除流感%禽流感%腺病毒感染等常见呼吸道疾病以及严重急性呼吸综合征!>F O >"和中东呼吸综合征!@B O >"等呼吸道传染病$%月M 日#,不明原因的肺炎-病原学鉴定取得初步进展$基因组测序显示#病原体为一种新型冠状病毒!世卫组织将其命名为>F O >7/b '"$战疫思路)观察现象#获取信息%经验回顾#新旧对比%厘清差异#提炼规律!病原体检测异常#H 位患者去过华南海鲜市场"%突破常规#大胆质疑!该肺炎不是已经发现的疾病"%提出设想#技术求证!该肺炎为,不明原因肺炎-#对病原体分离进行基因组测序"%锁定,发现-#实践运用!,不明原因肺炎-由新型冠状病毒引起"$思维关键)立足于事实和证据#大胆质疑#突破常规#提出新的设想#然后求证于试验和调查$思维标签)批判性思维$':'!热点二 新冠肺炎潜伏期及临床症状的认定!'月K 日#钟南山团队在医学杂志)<1O R +S 上发表了标题为,中国'$%K 年>F O >7/b '感染的临床特征-的论文#公开了团队的研究流程$研究团队截取了%$KK 例患者!发病时间介于%月%日*%月'K 日之间#并且注重了职业%动物接触史%武汉人员接触史等方面覆盖面"#通过流行病学调查和观察检测#对潜伏期和临床特征进行回顾性梳理$研究团队对获得的数+'M +生物学教学'$'%年!第HI 卷"第I 期。
X射线衍射图谱的分析----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置B 衍射峰的强度C 衍射峰的峰形E 衍射测试实验条件选择F 其他相关知识----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置1、衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。
2、X射线入射到结晶物质上，产生衍射的充分必要条件是3、第一个公式确定了衍射方向。
在一定的实验条件下衍射方向取决于晶面间距d。
而d是晶胞参数的函数，；第二个公式示出衍射强度与结构因子F(hkl)的关系，衍射强度正比于F(hkl)模的平方，4、F(hkl)的数值取决于物质的结构，即晶胞中原子的种类、数目和排列方式，因此决定X射线衍射谱中衍射方向和衍射强度的一套d和I的数值是与一个确定的结构相对应的。
这就是说，任何一个物相都有一套d-I特征值，两种不同物相的结构稍有差异其衍射谱中的d和I将有区别。
这就是应用X射线衍射分析和鉴定物相的依据。
5、若某一种物质包含有多种物相时，每个物相产生的衍射将独立存在，互不相干。
该物质衍射实验的结果是各个单相衍射图谱的简单叠加。
因此应用X射线衍射可以对多种物相共存的体系进行全分析。
6、一种物相衍射谱中的(是衍射图谱中最强峰的强度值) 的数值取决于该物质的组成与结构，其中称为相对强度。
当两个样品的数值都对应相等时，这两个样品就是组成与结构相同的同一种物相。
X射线图谱怎么分析晶体的X射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其X射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在一起而产生变化，这就是X射线衍射物相分析方法的依据。
制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，就成为物相定性分析的基本方法。
鉴定出各个相后，根据各相花样的强度正比于改组分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可对各种组分进行定量分析。
目前常用衍射仪法得到衍射图谱，用“粉末衍射标准联合会（JCPDS）”负责编辑出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片）”进行物相分析。
目前，物相分析存在的问题主要有：⑴待测物图样中的最强线条可能并非某单一相的最强线，而是两个或两个以上相的某些次强或三强线叠加的结果。
这时若以该线作为某相的最强线将找不到任何对应的卡片。
⑵在众多卡片中找出满足条件的卡片，十分复杂而繁锁。
虽然可以利用计算机辅助检索，但仍难以令人满意。
⑶定量分析过程中，配制试样、绘制定标曲线或者K值测定及计算，都是复杂而艰巨的工作。
为此，有人提出了可能的解决办法，认为从相反的角度出发，根据标准数据（PDF卡片）利用计算机对定性分析的初步结果进行多相拟合显示，绘出衍射角与衍射强度的模拟衍射曲线。
通过调整每一物相所占的比例，与衍射仪扫描所得的衍射图谱相比较，就可以更准确地得到定性和定量分析的结果，从而免去了一些定性分析和整个定量分析的实验和计算过程。
2、点阵常数的精确测定点阵常数是晶体物质的基本结构参数，测定点阵常数在研究固态相变、确定固溶体类型、测定固溶体溶解度曲线、测定热膨胀系数等方面都得到了应用。
点阵常数的测定是通过X射线衍射线的位置（θ ）的测定而获得的，通过测定衍射花样中每一条衍射线的位置均可得出一个点阵常数值。
点阵常数测定中的精确度涉及两个独立的问题，即波长的精度和布拉格角的测量精度。
X射线衍射分析的实验方法及其应用自1896年X射线被发现以来，可利用X射线分辨的物质系统越来越复杂。
从简单物质系统到复杂的生物大分子，X射线已经为我们提供了很多关于物质静态结构的信息。
此外，在各种测量方法中，X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。
由于晶体存在的普遍性和晶体的特殊性能及其在计算机、航空航天、能源、生物工程等工业领域的广泛应用，人们对晶体的研究日益深入，使得X射线衍射分析成为研究晶体最方便、最重要的手段。
本文主要介绍X射线衍射的原理和应用。
1、 X射线衍射原理1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。
这就是X射线衍射的基本原理。
衍射线空间方位与晶体结构的关系可用布拉格方程表示：1.1 运动学衍射理论Darwin的理论称为X射线衍射运动学理论。
该理论把衍射现象作为三维Frannhofer衍射问题来处理，认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关，而且散射线通过晶体时不会再被散射。
虽然这样处理可以得出足够精确的衍射方向，也能得出衍射强度，但运动学理论的根本性假设并不完全合理。
因为散射线在晶体内一定会被再次散射，除了与原射线相结合外，散射线之间也能相互结合。
Darwin不久以后就认识到这点，并在他的理论中作出了多重散射修正。
1.2 动力学衍射理论Ewald的理论称为动力学理论。
该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用，认为入射线与衍射线在晶体内相干地结合，而且能来回地交换能量。
两种理论对细小的晶体粉末得到的强度公式相同，而对大块完整的晶体，则必须采用动力学理论才能得出正确的结果。
