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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
Optique physique des rayons X
Dès la découverte des rayons X, par Roentgen en 1895, on a acquis la conviction
qu’il s’agissait d‘ondes électromagnétiques comme la lumière ; il a fallu attendre
les expériences de Laue en 19 12 pour comprendre que leur longueur d’onde est
très courte. Compton réussira les premières expériences de réflexion totale avec
des rayons X alors que Siegbahn obtiendra leur déviation à l’aide d u n prisme.
Les lois de l’optique font intervenir l’indice de réfraction du milieu, n ; Compton a
montré que cet indice est très légèrement inférieur à 1 pour les rayons X.
L a figure 4.5 montre l’évolution de n en fonction de la longueur d’onde.
Pour les grandes longueurs d’onde, n tend vers &, E est la constante diélectrique statique du milieu : pour les courtes longueurs d’onde, n tend vers 1 par
valeurs inférieures. L a transition entre ces deux valeurs correspond à la dispersion anomale, interaction de la lumière avec les vibrations des molécules.
i
l
10-3 10-2 io-’
i
101
102
103 lo4
h(nm)
I
I
I
I
l
I
I
b
E 4
Fig. 4.5. Variation de l’indice d’un milieu en fonction de la longueur d’onde (d’après Guinier[3’).
Dans le domaine des rayons X l’indice peut s’écrire :
n = 1-6 f ip
(4.6)
L a partie réelle 6 dépend de la densité électronique moyenne du matériau ; l’expression théorique en est :
(4.7)
e est la charge de l’électron et rn sa masse, N est le nombre d’Avogadro et Z le
nombre d’électrons par molécule, M est la masse molaire du matériau et p sa
masse volumique, enfin A est la longueur d’onde.
( 3 ) Guinier A., Théorie et Pratique de la radiocristallographie [Dunod, Paris, 1956).