Петер Дебай: відмінності між версіями

Дебай був добре ознайомлений з останніми експериментальними резултатами та їхнім теоретичним трактуванням, наведеним Лаеу, і вже у 1913 році зробив важливий крок в розвитку теорії розсіювання рентгенівського випромінювання. В класичній статті «Інтерференція рентгенівських променів і тепловий рух» ({{lang-de|Interferenz von Röntgenstrahlen und Wärmebewegung}}) він детально розглянув питання про вплив теплових коливань атомів, що складають кристалічну ґратку, на характеристики дифракції. Використавши загальний підхід до опису коливань ґратки, розроблений Борном і фон Карманом, Дебай показав, що тепловий рух не впливає на різкість дифракційної картини, а лише на величину інтенсивності розсіяного випромінювання. Послаблення інтенсивності можна охарактеризувати експоненційним множником вигляду <math>e^{-W(T)}</math>, де <math>W(T)</math>&nbsp;— деяка функція температури. Для отримання кількісних результатів, які можна порівняти з результатами вимірювань, науковець використав [[модель Дебая|те ж наближення]], яке з'явилося в його роботі про теплоємність кристалів. Всі розрахунки були проведені для двох варіантів&nbsp;— з урахуванням і без урахування так званих [[Нульові коливання|нульових коливань]], введених незадовго перед цим Максом Планком; оскільки існування нульових коливань в той час ще не було остаточно доведене, лише експеримент мав визначити, який з двох варіантів вірний. Вираз для <math>W(T)</math>, отриманий Дебаєм, пізніше був скорегований шведським фізиком {{Не перекладено|Івар Валлер|Іваром Валлером|en|Ivar Waller}}. Величина <math>e^{-W(T)}</math>, що відіграє велику роль в теорії твердого тіла, отримала назву [[Фактор Дебая — Валлера|фактора Дебая&nbsp;— Валлера]]{{sfn|Гуревич и Дзялошинский|1987|с=515, 534}}{{sfn|Davies|1970|pp=185—187}}.

 

У 1915 році Дебай припустив, що дифракцію рентгенівських променів можна використовувати для вивчення внутрішньої будови атомів і молекул. На думку ученого, в залежності від співвідношення довжини хвилі випромінювання і характерних внутрішньоатомних відстаней електрони речовини випромінюватимуть або незалежно один від одного, або синфазно, тобто можна розрізнити електрони, що належать різним атомам, і навіть групи електронів всередині одного атома. Якщо розташування електронів не випадкове, а підпорядковується певним закономірностям (як припускалося, наприклад, в [[Постулати Бора|борівській моделі атома]]), це має проявитися у вигляді виникнення максимумів і мінімумів розсіяного речовиною випромінювання навіть у тому випадку, якщо самі атоми речовини розташовуються хаотично. Дебай зі своїм асистентом [[Пауль Шеррер|Паулем Шеррером]] спробував перевірити цю ідею експериментально, використавши як зразок аркуш паперу, однак нічого цікавого не виявив. Тоді вони взяли дрібно подрібнений порошок фториду літію і отримали серію чітких інтерференційних ліній. Цей результат виявився неочікуваним, оскільки в той час помилково вважалося, що випадкові орієнтації кристаликів порошку мають призводити до змазування інтерференційної картини. Дебай дав вірну інтерпретацію явища, що спостерігалося: воно пояснювалося не розсіюванням на регулярно розташованих електронах, а дифракцією на кристаликах, положення яких задовольняє [[Бреггівська дифракція|бреггівським умовам]]; дифраговане випромінювання поширюється вздовж конічних поверхонь і фіксується на фотоплівці. Результати проведеної роботи Дебай і Шеррер опублікували в статті «Інтерференція рентгенівських променів при розсіюванні безладно орієнтованими частинками» ({{lang-de|Interferenzen an regellos orientierten Teilchen im Röntgenlicht}}, 1916), яка позначила народження одного з основних методів рентгеноструктурного аналізу. Його зазвичай називають [[метод Дебая — Шеррера|методом Дебая&nbsp;— Шеррера]] чи [[Метод порошкової дифракції|методом порошку]], а дифракційна картина, що фіксується на фотоплівці, називається [[дебаєграма|дебаєграмою]]{{sfn|Гуревич и Дзялошинский|1987|с=516—518, 535}}{{sfn|Davies|1970|p=189}}.