微波布拉格衍射实验报告

1、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】图2 布拉格衍射b入射波 反射波晶体对x射线的衍射实质是晶体每个格点上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遵从反射定律，即反射角等于入

2、射角，如图2所示。由于晶面间距为d的相邻晶面之间反射波的光程差为2dsinq，则形成干涉极大的条件为：2dsinq = kl k =1,2,3 （2）（2）式即为晶体衍射的布拉格条件。改用入射角b 表示，则（2）式可写为：2dcosb = kl 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b，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b。 【实验内容】1.估算理论值 由已知的晶格常数 a 和微波波长，根据式 2dcos =k 估算出（100）面和（110）面衍射极大的入射角2.分别测量(100)和(110)两个晶面的衍射波强度（I）和

3、衍射角（b），绘制b I曲线；3. 衍射角（入射角）测量范围：15-80o，每隔3-5 o测一个；在衍射极大附近每隔 1 o 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/AI2/AI/A/I1/AI2/AIo/A15211.51511120101010201112555525121.5304038393022232282928.535222345052514022235606261452223661616150121111.53834383652

4、465048401210115486828445898.55678807950988.558626262552856022222260343.565433.562141514.570121.564313030.5752226536383780201015663232328510010010068383838709910099.57572807680121714.5【理论值】n=(1,0,0)面 d=a=4cm =3.3cm 2dcosb = kl k =1,2 （k为其它值时无意义)当 k=1 时cosb=0.4125 =65.7当 k=2 时cosb=0.825 =34.4n=(1,1,0)

5、面d=a/2=2.829cm =3.3cm 2dcosb = kl k =1 （k为其它值时无意义)当 k=1 时cosb=0.583 =54.4【实验数据分析总结】由以上数据及图像可知蓝线为n=(1,0,0)面的I-b关系曲线，可知峰值有五个对应的b为20、30、35、66、70 度 ，与理论计算所得的两个峰值位置34.4 65.7 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-b关系曲线，峰值有一个对应的b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b80度时，衍射强度（电流表示数）突然增大，且一