布拉格衍射试验

1、成绩e枚上冬国际教育学院实验报告（操作性实验）课程名称：电磁场与电磁波指导教师：-实验题目：布拉格衍射实验班级：- 学号：-学生姓名：-一、实验目的和任务1、观察微波通过晶体模型的衍射现象。2、验证电磁波的布拉格方程。二、实验仪器及器件分度转台1台，喇叭天线1对，三厘米固态信号发生器1台，晶体检波器1个， 可变衰减器1个，读数机构1个，微安表1个，模拟晶体架一个。三、实验内容及原理1、晶体结构与密勒指数任何的真实晶体，都具有自然外形和各向异性的性质，这和晶体的离子、原子或分 子在空间按一定的几何规律排列密切相关。晶体内的离子、原子或分子占据点阵的结构，两相邻结点的距离叫晶体的品格常数。 真实晶

2、体的晶格常数约在10-8厘米的数量级，X射线的波长与晶体的常数属于同一数量 级。因此对于X射线来说实际上晶体是起着衍射光栅的作用，因此可以利用X射线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间距和相互位置的排列，以达到对晶体结构的了 解。第1页共5页图1立方品格最简单的品格是立方体结构2、微波布拉格衍射本实验是仿造X射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为制造一个方形点阵的 模拟晶体，以微波代替X射线，使微波向模拟晶体入射，观察从不同晶面上点阵的反射 波产生干涉应符合的条件，这个条件就是布拉格方程。当波长为九的平面波射到间距为a的晶面上，入射角为6当满足n九=2acose的条件时 （n为整数）发生

3、衍射，衍射线在所考虑的晶面反射线方向。 在布拉格衍射实验中采用入 射线与晶面的夹角（即通称的入射角），是为了在实验时方便。因为当被研究晶面的法线 与分光仪上度盘的00刻线一致时，入射线与反射线的方向在度盘上有相同的示数，不容 易搞错，操作方便。本实验使用的简立方点阵模拟晶体， 晶格格点上的粒子由小铝球组成，小铝球是微波 的散射中心，能获得几个级次的反射，取决于所研究的平面族。四、实验步骤步骤1:根据图2理论示意图，连接仪器，调整系统。实物图如图 3所示。要注意的 是模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵，模拟晶体架上的中心孔插在支架 上与度盘中心一致的一个销子上。图2理论示意图第2页共5

4、页图3实验实物图步骤2:当把模拟晶体及晶体架放在中心轴上的分度转盘时，要调整发射喇叭和接 收喇叭对准模拟晶体架中部的高度，并使两喇叭口在一条通过载物台转轴的直线上，两 臂分,别对准度盘的00和1800的位置。开启信号发生器的电源，调整发射喇叭，使与接收 喇叭相连的微安表指示达到相对最大值。步骤3:模拟晶体架下面圆盘的刻线要与模拟晶体（100）晶面的方向一致，并且 指向度盘的00刻度。测量（100）面衍射的一级与二级极大的掠射角 区和外,测角从某一角度开始，每旋转分度转台10,记录一次微安表的示数。先测出一侧的 4和,再用同样的方法测出另一侧的4和也。步骤4:根据布拉格衍射实验的数据绘制曲线。五

5、、实验测试数据表格记录表1布拉格衍射实验的数据记录表衍射角电流衍射角电流3031.25124.33131.15224.23230.75325.233285426.33426.55527.735235628.33622.35728.53721.45828第3页共5页3822.15927.939216029.8402161314120.66234.242206335.14319.86436.44419.76534.3452066334621.26736.34721.96837.44822.16938492370385024在表1中，所列变量衍射角 的单位是度（0）,电流的单位为NA。六、实验数据分

6、析及处理4JH-uiijjuno将表1中的数据绘制曲线如下：1500- SDDdMM7Q 00Angle图4布拉格衍射实验的数据曲线由实验数据可得，两侧发生衍射的角度大约在34o和65o附近。根据布拉格方程n，： = 2acos,将K=32mm, a =40mm带入布拉格方程，经计算得：当 n=1 时，日=66.420;当 n=2 时，0=36.870;实验测得的数据与计算出的理论值比较接近，因此可以验证布拉格方程。另外，在本次实验中可能造成误差的原因有：模拟晶体与实际晶体的差距，其他实验组 干扰，以及读数误差等。第4页共5页七、实验结论与感悟（或讨论）（总结实验；对实验的感受和领悟；以及对实验中某些问题、现象、方法、数据、结果等等内容的讨论。）通过进行本次布拉格衍射实验，我了解了所涉及仪器的原理和构造， 学会了运用该仪 器。在实验中，由于模拟晶体架中金属小球所形成的立方空间并不是严格标准排列，布 拉格装置侧壁的木头外框对