文档介绍：电磁场与微波技术实验七 布拉格衍射实验
厦门大学电磁场与微波技术实验课程
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回顾——单缝衍射
当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波。
一级极小值：
电磁场与微波技术实验七 布拉格衍射实验
厦门大学电磁场与微波技术实验课程
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回顾——单缝衍射
当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波。
一级极小值：
一级极大值：
单缝衍射波光强分布
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实验目的
了解布拉格衍射测试的基本原理；
了解基本晶体的结构，测试不同晶面对电磁波的反射现象；
观察晶格常数对波长的敏感性。
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相关介绍
什么是晶体？
具有空间点阵结构的固体就叫晶体。
固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。从外观很难区分一种固体属于哪一类别，那么怎样辨别晶体？
用X光技术对固体进行结构分析，以了解类别、结构等信息
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相关介绍—立方晶系
简单立方
体心立方
面心立方
在立方晶系中，晶胞的晶轴长短相等，并且晶轴互成直角。
晶轴
晶格常数
即： 两相邻结点的距离。约在10－8厘米的数量级。
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相关介绍
晶面定义：这里采用的是一种叫Miller方法的晶面定义方法。就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数（相当于坐标）的倒数的互质整数比来标记。
比如：某晶面的截数是2,2,3 ，那么1/2 : 1/2 : 1/3 = 3 : 3 : 2，该晶面指标就是332。(如果和任一个坐标轴平行 ，倒数记为0)
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相关介绍
110晶面就是指平行于晶轴z，在x，y轴截长相等的晶面（相当于满足x＋y＝C的结点（x,y）所构成的面）
100晶面就是平行于y，z两个晶轴，在x轴截长为C的晶面。（相当于满足x=C的结点（x,y）所构成的面）
111晶面就是在x,y,z三个晶轴上的截长都相等的晶面。（相当于满足x+y+z=C的结点（x,y）所构成的面）
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实验原理
真实晶体具有自然外形和各向异性的性质，其离子、原子或分子的空间点阵排列决定了晶体的性质。
由于X射线的波长与晶体晶格属同一数量级，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位置排列，以达到对晶体结构的了解。
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实验原理
本次实验用微波来等效代替X射线，用布拉格晶体箱来模拟晶体。这样等效后，由此观察从不同晶面上反射微波产生干涉应满足的条件：布拉格方程。
微波入射到晶面满足布拉格方程：
其中a为晶格常数,θ为入射角
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实验系统构建
布拉格衍射实验
模拟晶体部分
支架
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实验步骤
系统布置类似反射实验，通道选择（通道1）和连线也与反射实验相同；
模拟晶体部分用尺子拨动小珠子，使其上下左右为一方形点阵，调整好后和支架一起安装在度盘上；
注意：晶面法线方向与度盘上0度一致；
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实验步骤
打开软件，选择子菜单和采集点数、通道后，逆时针匀速转动圆盘改变入射角（入射角取值范围以30－70度为宜） ，再顺时针匀速转动活动臂，记录反射角处的数据。
按照不同的入射角和相应的反射角分别记录电压值，即可绘制出布拉格衍射曲线
注意：软件设计可能与实验原理所要求的步骤冲突，故软件仅用来读点记录，后续处理。 因此，根据公式推算 大概为多少度，在此度数附近取点密集一点，其他角度可适当稀疏步进。
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实验内容
将晶格点阵模型设置为简单立方，测量其晶格常数a，并调整微波信号源的波长为适当的数值，使得 落在30-70度间；
测试简单立方体的100晶面、110晶面对电磁波的衍射曲线，并记录实验数据（保存 入射角-反射最强值的曲线，判断所有入射角的反射最强值中，是否峰值对应 ）；
改变晶格常数，或改变信号源的波长，观察实验曲线的变化情况（再保留1组数据即可）。
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实验报告要求
画出立方晶系的几种基本结构；
记录并绘出在不同波长情况下所测得的电磁波衍射曲线；
请问在改变晶格常数或者波长后，衍射峰会如何变化（特别是高次衍射峰的变化情况）。
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