微波布拉格衍射实验报告.pdf

首都师范大学 物 理 实 验 报 告 班 级____ ________ 组 别____ ________ 姓 名___ ____ 学 号 ———— 日 期_____________ 指导教师 __________ 【实验题目】 微波的布拉格衍射 【实验目的】 1. 了解布拉格衍射原理和晶体结构知识，利用微波在模拟晶体上的衍射验证布 拉格公式； 2. 了解并学习微波分光仪的结构和微波器件的使用。 【实验仪器】 微波分光仪，模拟晶体，梳片； 【实验原理】 晶体对 x 射线的衍射实质是晶体每个格点上 入射波 反射波 的原子产生的散射波的相干叠加： 同一晶面上各个 原子发出的散射波相干叠加，形成晶面的衍射波； 同一晶面族的不同晶面的衍射波之间相干叠加。 对于同一晶面， 各原子散射波相干叠加的结果 A B 遵从反射定律， 即反射角等于入射角， 如图 2 所示。 E d 由于晶面间距为 d 的相邻晶面之间反射波的光程 差为 2dsin ，则形成干涉极大的条件为： 2dsin = k k =1,2,3 … （2 ） 图 2 布拉格衍射 （2）式即为晶体衍射的布拉格条件。 改用入射角 表示 ，则（2 ）式可写为： 2dcos = k k =1,2,3 … （3） 布拉格公式给出衍射波极大的入射角与衍射角方向， 由 I 的极大值所对应的 ，可求出晶面间距 d；或已知晶面间距 d，来计算 I 极大所对应的 。 【实验内容】 首都师范大学 物 理 实 验 报 告 1.估算理论值 由已知的晶格常数 a 和微波波长 λ，根据式 2dcos β =k λ 估算出（ 100）面和（ 110）面衍射极大的入射角 β 2.分别测量 (100)和 (110)两个晶面的衍射波强度（ I ）和衍射角（ b），绘制 b ~I 曲线； o o 3. 衍射角（入射角）测量范围： 15-80 ，每隔 3-5 测一个；在衍射极大附近每 o 隔 1 测一个； 4.. 重复操作 2.要求角度从小到大和从大到小测量 2 次； 5. 验证布拉格衍射公式，即将测量量与理论计算结果进行比较验证。 【原始数据及数据处理】 n=(1,0,0) n=(1,1,0) I1/ μ I2/ μ β/ ° A A I/ μA β/ ° I1/ μA I2/ μA Io/ μA 15 2 1 1.5 15 1 1 1 20 10 10 10 20 1 1 1