劳厄（M. von Laue）与晶体衍射(劳厄花样)

马克思·冯·劳厄于1912年发现了晶体的X射线衍射现象，并因此获得诺贝尔物理学奖。这是固体物理学中具有里程碑意义的发现，从此人们可以通过观察衍射花纹研究晶体的微观结构，并且对生物学、化学、材料科学的发展都起到了巨大的推动作用。...

马克思·冯·劳厄（Max von Laue，1879—1960），德国物理学家，他于1912年发现了晶体的X射线衍射现象，并因此获得诺贝尔物理学奖。这是固体物理学中具有里程碑意义的发现，从此人们可以通过观察衍射花纹研究晶体的微观结构，并且对生物学、化学、材料科学的发展都起到了巨大的推动作用。例如1953年沃森(J. Watson)和克里克（F. Crick）就是通过X射线衍射方法得到了DNA分子的双螺旋结构。

德国物理学家Laue是X射线晶体分析的先驱。1879年10月5日生于柯布伦茨(Koblenz)附近的普法芬多夫(Pfaffendorf)，1960年4月23日在柏林逝世。Laue在青少年时期就显示出对自然科学的兴趣，并得到父母和中学教师的支持。在斯特拉斯堡中学时，一位数学教师把亥姆霍兹(H. L. Helmholtz)的通俗科学讲演集介绍给他，由此他得知了当时科学发展的主要动向。他还和两位同学一起在一位热心的教师家里做过当时刚被伦琴发现的X射线的实验。中学毕业后，Laue先后就读于斯特拉斯堡大学、哥廷根大学、慕尼黑大学和柏林大学几所大学，听过希尔伯特（D. Hilbert)等大师的课。1904年他在普朗克（M. Planck）指导下以《平行平面板上的干涉现象的理论》为题完成了博士论文，随后留校做普朗克的助教。1909年Laue到慕尼黑大学任教。那时索末菲(A. Sommerfeld)的讲课和讨论班吸引了许多年青的物理学家来到慕尼黑，讨论的主题都与当时物理学在理论和实验方面的新的概念和发现有关。关于X 射线的本性的各种看法也是主题之一。

Laue认为X射线是电磁波，他在同博士研究生埃瓦尔德(P. P. Ewald)交谈时，产生了用X 射线照射晶体以研究固体结构的想法。他设想X 射线是极短的电磁波，而晶体又是原子（离子）的有规则的三维排列，只要X射线的波长和晶体中原子（离子）的间距具有相同的数量级，那么当用X 射线照射晶体时就应能观察到干涉现象。在Laue的鼓励下，索末菲的助教弗里德里克（W. Friedrich)和伦琴的博士研究生P. Knipping在 1912年4月开始了这项实验。他们把一个垂直于晶轴切割的平行硫酸铜晶片放在 X射线源和照相底片之间。果然在照相底片上显示出有规则的斑点群。Laue的设想被证实了，一举解决了X 射线的本性问题，而且初步揭露了晶体的微观结构。爱因斯坦（A. Einstein）曾称此实验为“物理学最美的实验”。Laue随后从光的三维衍射理论出发，以几何观点完成了X射线在晶体中的衍射理论，成功地解释了实验结果。由于他忽略了晶体中原子(离子)的热运动，这个理论还只是近似的。直到1931年，Laue才终于完成了X 射线的“动力学理论”。Laue的这项工作为在实验上证实电子的波动性奠定了基础，对此后的物理学发展做出了贡献。这个事实为布拉格父子的工作开辟了道路。继Laue之后，他们为这个学科做出了其他的贡献。展示了如果一束X射线通过一个晶体，衍射就会发生，花样也会在放在合适角度的照相底片上形成，就是人们现在知道的Laue花样，见图2。由于发现 X射线在晶体中的衍射现象，Laue获得了1914年的诺贝尔物理学奖。1905年，Laue在普朗克的讨论班上得悉爱因斯坦的工作，深为关于空间时间的这个新思想所吸引；1907年他第一次拜访了爱因斯坦，他们也从此成为终生的挚友。1911年，Laue写成第一本阐述爱因斯坦理论的专著《相对性原理》，阐明了新的空间时间概念和以接近于光速的速度运动的物体的运动，为爱因斯坦的理论赢得了更多的支持。Laue从1912年起先后在苏黎世大学和法兰克福大学任教，1919年回到柏林大学任物理学教授。在柏林期间，Laue成为德国物理学界的权威之一，曾担任德国物理学会会长。



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