Ley de Bragg para niños
La ley de Bragg es una regla muy importante en la física que nos ayuda a entender cómo los rayos X se comportan cuando chocan con un cristal. Imagina que los cristales son como edificios con pisos muy ordenados. Esta ley nos dice en qué ángulos los rayos X rebotan de forma especial, creando patrones que podemos estudiar.
Esta ley fue descubierta en 1913 por dos físicos británicos, William Henry Bragg y su hijo William Lawrence Bragg. Gracias a su trabajo, pudimos confirmar que los átomos existen y están organizados de una manera específica en los materiales. Esto dio origen a una técnica muy poderosa llamada difracción de rayos X, que se usa para "ver" la estructura de los materiales. Los Bragg ganaron el Premio Nobel de Física en 1915 por sus descubrimientos, incluyendo cómo están hechos el cloruro sódico (la sal común), el sulfuro de zinc y el diamante.
Contenido
¿Qué es la interferencia y la difracción?
Cuando los rayos X llegan a un átomo, interactúan con sus electrones, que son como pequeñas partículas que giran alrededor del átomo. Los electrones reenvían esos rayos X en diferentes direcciones, casi con la misma frecuencia (como el color de la luz). A esto se le llama dispersión.
Los rayos X que son reenviados por átomos cercanos pueden juntarse de dos maneras:
- Interferencia constructiva: Cuando las ondas de los rayos X se unen de forma que se hacen más fuertes. Imagina dos olas que se encuentran y forman una ola más grande.
- Interferencia destructiva: Cuando las ondas se unen de forma que se anulan entre sí, haciéndose más débiles o desapareciendo. Imagina dos olas que se encuentran y se cancelan.
El fenómeno de la difracción ocurre cuando estas ondas se dispersan y luego se combinan, creando patrones de luz y oscuridad. En un cristal, los átomos están tan ordenados que los rayos X se difractan de una manera muy específica, lo que nos permite "ver" su estructura interna.
La Ley de Bragg explicada
La interferencia es constructiva (es decir, los rayos X se refuerzan) cuando la diferencia en el camino que recorren los rayos X al rebotar en diferentes capas de átomos es un número exacto de longitudes de onda. Esto se puede expresar con la siguiente fórmula:
Donde:
- n es un número entero (1, 2, 3, etc.), que indica el orden de la difracción.
- λ (lambda) es la longitud de onda de los rayos X (la distancia entre dos crestas de la onda).
- d es la distancia entre los "pisos" o planos de átomos en el cristal.
- θ (theta) es el ángulo entre los rayos X que llegan y los planos del cristal.
Esta fórmula nos ayuda a predecir exactamente en qué ángulos los rayos X se difractarán de forma constructiva, lo que es clave para entender la estructura de los cristales.
¿Cómo se entiende la Ley de Bragg?
Imagina que los planos de átomos en un cristal son como espejos muy delgados y semitransparentes, uno detrás de otro. Cuando los rayos X llegan, una parte rebota en el primer "espejo", otra parte pasa y rebota en el segundo, y así sucesivamente.
La ley de Bragg nos dice que para que los rayos X que rebotan en diferentes "espejos" se refuercen entre sí (interferencia constructiva), deben viajar una distancia extra que sea un múltiplo exacto de su longitud de onda. Si no es así, se anularán. Es como si las ondas tuvieran que llegar al mismo tiempo para sumarse y hacerse más fuertes.
Galería de imágenes
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Deducción de la ley de Bragg mostrando la diferencia de camino óptico.
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Interferencias producidas en una capa delgada de aire, una analogía de la ley de Bragg.
Ver también
- Red cristalina
- Difracción
- Difracción de rayos X
- Cristalografía
Véase también
En inglés: X-ray crystallography Facts for Kids
