微波布拉格衍射实验报告

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1、微波布拉格衍射实验报告总结】由以上数据及图像可知蓝线为n=(1,0,0)面的I--?关系曲线，可知峰值有五个对应的?为20、30、35、66、70度，与理论计算所得的两个峰值位置34.465.7在误差允许范围内对应。前两个峰值幅度较小，可推知是由实验过程中的偶然误差所造成的，最后一个峰值较前几个峰值大很多，可推知是由于实验装置不够完善等系统误差所造成。红线为n=(1,1,0)面的Io--?关系曲线，峰值有一个对应的?为54度附近，与理论计算所得峰值位置54.4度在误差允许范围内对应。当?≥80度时，衍射强度（电流表示数）突然增大，且一直增大，可推知由于微波发射装置与接收装置处于近似平行状

2、态，所以此时电流突然增大不是由于衍射造成的，而是微波直接将能量传给接收装置，能量损耗较小，电流才突然增大的。篇二：大学物理实验微波和布拉格衍射的研究性报告北航物理实验研究性报告题目：布拉格实验和微波分光仪改进探究第一作者：王嘉伟学号：10011020第二作者：屈亦成学号：10021217班级：100111100228摘要本实验用一束波长为3.202cm的微波代替X射线，观察微波照射到人工制作的晶体模型时发生的衍射现象，并验证著名的布拉格公式。通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验，加深对波动理论的理解。本文对微波实验和布拉格衍射的原理、步骤、仪器进行了简要介绍，在此基础上用图表法，列表法及

3、一元线性回归法进行数据处理和误差分析，并且在最后提出和验证了对于实验仪器方面的几点改进方案。关键字：微波的布拉格衍射单缝衍射迈克尔逊干涉一、实验目的1.了解微波的特点，学习微波器件的使用；2.了解布拉格衍射原理，利用微波在模拟晶体上的衍射验证布拉格公式并测定微波的波长；3.通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验加深对波动理论的理解。二、实验原理1.晶体结构晶体中的原子按一定规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。最简单的晶格是所谓的简单立方晶格，它由沿3个垂直方向x、y、z等距排列的格点所组成。间距a称为晶格常数（如图所示）晶格在几何上的这种对称性也可以用晶面来描述。把格点看成是排列在一层层

4、平行的平面上，这些平面称为晶面，用晶面指数来标志。确定晶面指数的具体办法如下：先找出晶面在3个晶格坐标轴上的截距，并处以晶格常数，再找出它们的倒数的最小整数比，就构成了该晶面的晶面指数。一个格点可以沿不同方向组成晶面，如下图给出了3中最常用的晶面：（100）面、（110）面、（111）面。晶面取法不同，则晶面间距不同。相邻两个（100）面的间距等于晶格常数a，相邻两个（110）面的间距为a/2，相邻两个（111）面的间距为a/。对立方晶系而言，晶面指数为（n1n2n3）的晶面族，其相邻两个晶面的间距为d=a/n12+n22+n32。2.布拉格衍射在电磁波的照射下，晶体中每个格点上的原子或

5、离子，其内部的电子在外来电场的作用下作受迫振动，成为一个新的波源，向各个方向发射电磁波，这些由新波源发射的电磁波是彼此相干的，将在空间发生干涉。这同多缝光栅的衍射很相似，晶格的格点与狭缝相当，都是衍射单元，而与光栅常数d相当的则是晶体的晶格常数a。它们都反映了衍射层的空间周期，两者的区别主要在于多缝光栅是一维的，而晶体点阵是三维的，所以晶体对电磁波的衍射是三维的衍射。处理三维衍射的办法是将其分解成两步走：第一步是处理一个晶面中多个格点之间的干涉（称为点间干涉）；第二步是处理不同晶面之间的干涉（称为面间干涉）。研究衍射问题最关心的是衍射强度分布的极值位置。对一维光栅的衍射，极大位置由光栅方

6、程给出：dsin?=k?。在三维的晶格衍射中，这个任务是这样分解的：先找到晶面上点间干涉的0级主极大位置，再讨论各不同晶面的0级衍射线发生干涉极大的条件。微波入射到该模拟晶体结构的三维空间点阵时，因为每一个晶面相当于一个镜面，入射微波遵守反射定律，反射角等于入射角，如下图所示。而从间距为d的相邻两个晶面反射的两束波的程差为，其中α为入射波与晶面的夹角。显然，只是当满足2dsin?=k?（k=1、2、3……）时，出现干涉极大。上述方程称为晶体衍射的布拉格公式。布拉格定律完整表述是：波长为?的平面波入射到间距为d的晶面族上，掠射角为?，当满足条件2dsin?=k?形成衍射极大，衍射线在所考虑

7、的晶面的反射线方向。对一定的晶面而言，如果布拉格条件得到满足，就会在该晶面族的特定方向产生一个衍射极大。只要从实验上测得衍射极大的方向角?，并且知道波长?，就可以从布拉格条件求出晶面间距d，进而确定晶格常数a；反之，若已知晶格常数a，则可以求出波长?。3.单缝衍射和声波、光波一样，微波的夫琅和费单缝衍射的强度分布，如图所示，可有下式计算，即????=2??0sin??2/??2，式中，μ=????sin??/?，a是狭缝的宽度，?为