一、晶体结构分析的历史发展

（一）X 射线晶体学的诞生

1895 年 11 月 8 日德国维尔茨堡大学物理研究所所长伦琴发现了X 射线。自 X 射线发现后，物理学家对 X 射线进行了一系列重要的实验，探明了它的许多性能。根据狭缝的衍射实验，索末菲（Som-merfeld）教授指出，X 射线如是一种电磁波的话，它的波长应当在 1 埃上下。

在发现 X 射线的同时，经典结晶学有了很大的进展，230 个空间群的推引工作使晶体构造的几何理论全部完成。当时虽没有办法测定晶胞的形状和大小以及原子在晶胞中的分布，但对晶体结构已可臆测。根据当时已知的原子量、分子量、阿伏伽德罗常数和晶体的密度，可以估计晶体中一个原子或一个分子所占的容积，晶体中原子间距离约 1—2 埃。1912 年，劳厄（Laue） 是索末菲手下的一个讲师，他对光的干涉现象很感兴趣。刚巧厄瓦耳

（P.Ewald）正随索末菲进行结晶光学方面的论文，科学的交流使劳厄产生了一种极为重要的科学思想：晶体可以用作 X 射线的立体衍射光栅，而 X 射线又可用作量度晶体中原子位置的工具。刚从伦琴那里取得博士学位的弗里德里克（W.Friedrich）和尼平（P.Knipping）亦在索末菲教授处工作，他们自告奋勇地进行劳厄推测的衍射实验。他们使用了伦琴提供的 X 射线管和范克罗斯（Von.Groth）提供的晶体，最先对五水合硫酸铜晶体进行了实验，费了很多周折得到了衍射点，初步证实了劳厄的预见。后来他们对辉锌矿、铜、氯化钠、黄铁矿、沸石和氯化亚铜等立方晶体进行实验，都得到了正面的结果，为了解释这些衍射结果，劳厄提出了著名的劳厄方程。劳厄的发现导致了 X 射线晶体学和 X 射线光谱学这二门新学科的诞生。

劳厄设计的实验虽取得了正面的结果，但 X 射线晶体学和 X 射线光谱学成为新学科是一些得力科学家共同努力的结果。布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg）、莫塞莱（Moseley）、达尔文（Darwin）完成了主要的工作， 通过他们的工作认识到 X 射线具有波粒二重性；X 射线中除了连续光谱外， 还有波长取决于阴极材料的特征光谱，发现了 X 射线特征光谱频率和元素在周期表中序数之间的规律；提出了镶嵌和完整晶体的强度公式，热运动使衍射线变弱的效应，发展了 X 射线衍射理论。W·L·布拉格在衍射实验中发现， 晶体中显得有一系列原子面在反射 X 射线。他从劳厄方程引出了布拉格方

程，并从 KCl 和 NaCl 的劳厄衍射图引出了晶体中的原子排列方式，W·L·布拉格在劳厄发现的基础上开创了 X 射线晶体结构分析工作。

伦琴在 1901 年由于发现 X 射线成为世界上第一个诺贝尔物理奖获得者， 而劳厄由于发现 X 射线的晶体衍射效应也在 1914 年获得了诺贝尔物理奖。