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微波实验和布拉格衍射
一、摘要
本实验以布拉格衍射为研究对象，介绍了微波特性并简单介绍了实验原理和过程，对实验数据进行了处理，用一元线性回归和图示法进行分析并求不确定度，验证了布拉格衍射公式，加深了对实验原理的理解，并谈了实验的收获和体会。
二、实验目的
1、了解微波特点，学****微波器件的使用。
2、了解布拉格衍射原理，验证布拉格公式并测量微波波长
3、通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验理解波动理论
三、实验原理
1、微波简介
微波是一种特定波段的的电磁波，其波长在 1mm~1r之间，频率为3 108 ~ 3 1011Hz,它波长短，频率高，穿透性强的特点，并且具有似光性—直线传播，反射和折射。产生微波需要采用微波谐振腔和微波电子管或微波晶体管。
2、布拉格衍射原理
在电磁波的照射下，晶体中每个格点上的原子或离子，其内部电子在外来电场的作用下做受迫振动，成为一个新的波源，向各方向发射电磁波，这些电磁波彼此相干，将在空间发生干涉。干涉分为点间干涉和面间干涉
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图5布拉格衍射示意图
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从间距为d的相邻两个晶面反射的两束波的波程差为 2dsinr , 9为入射波
与镜面的夹角，由图知 PQ・QR=2dsinn，当满足公式
2dsi n - k' (k =1,2,3 )
时，形成干涉极大上面的式子称为布拉格条件布拉格公式的完整表述为：波长为
入的平面入射波入射到间距为 d的晶面族上，掠射角为 9，当满足条件
2d si n v - k'(k =1,2,3…)时形成衍射极大，衍射线在所考虑的晶面反射方向上。
3、单缝衍射
微波的夫琅禾费衍射的强度分布可由公式
1= 10 s in2 u /u2
计算，其中u =＜原as in r/，a为狭缝宽度，入为微波波长。
4、微波的迈克尔逊干涉实验
如图
发射喇叭
厶乙/ 固定反射板
移动反射板
接收喇叭
图4微波干涉示意图
在微波前进方向上反之一个与传播方向成 45度的半透射半反射的分束板和 A (固定反射板),B (移动反射板)两块反射板，分束板将入射波分成两列分别沿 A,B
传播，两列波经分束板和并发生干涉，喇叭可给出干涉信号的强度指示。若 A
固定，B可动，则B在移动中从一次极小变成另一次极小时 B移动过的距离为入/ 2。
四、实验步骤
1、验证布拉格衍射公式
⑴、估算理论值，已知晶格常数a和微波波长入，算出（100）和（110）面的衍射极大时的入射角B o
⑵、调整仪器，使微波分光仪发射喇叭和接收喇叭对正（转动接收喇叭微安表示数最大），梳理立方体模型，使形成方形点阵。
⑶、测量峰值入射角，安放模型，使所选取的晶面的法线与载物盘 0度重合,
此时发射臂方向指针读书为入射角，当接收臂转至指向0度线另一侧的相同刻度时，反射角等于入射角，改变入射角，找到反射角等于入射角而且电流最大处的入射角 B °对其取平均值，计算出微波波长（晶格常数 a=）.
2、单缝衍射实验