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2dsin，则形成干涉极大的条件为：2dsin=kk=1,2,3⋯（2）（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=kk=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】dEAB图2布拉格衍射入射波反射波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2dcosβ=kλ估算出（100）面和（110）面衍射极大的入射角β2.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；3.衍射角（入射角）测量范围：15-80o，每隔3-5o测一个；在衍射极大附近每隔1o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)β/°I1/μAI2/μAI/μAβ/°I1/μAI2/μAIo/μA15211.51511120101010201112555525121.5304038393022232282928.535222345052514022235606261452223661616150121111.53834383652465048401210115486828445898.55678807950988.558626262552856022222260343.565433.562141514.570121.564313030.5752226536383780201015首都师范大学物理实验报告663232328510010010068383838709910099.57572807680121714.5I--β关系曲线0204060801001200102030405060708090β/°I/μAI/μAIo/μA【理论值】n=(1,0,0)面d=a=4cmλ=3.3cm2dcos=kk=1,2（k为其它值时无意义)当k=1时cos=0.4125β=65.7°当k=2时cos=0.825β=34.4°n=(1,1,0)面d=a/√2=2.829cmλ=3.3cm2dcos=kk=1（k为其它值时无意义)当k=1时cos=0.583β=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--关系曲线，可知峰值有五个首都师范大学物理实验报告对应的为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。
