文档介绍：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~1m 之间,频率为 3 ?10 8~ 3 ?10 11Hz,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 d=a(100平面群) T S M N R P Q????? d= a(110平面群)2 图5布拉格衍射示意图从间距为 d的相邻两个晶面反射的两束波的波程差为 2d? sin ,θ为入射波与镜面的夹角,由图知? sin 2dRQQP??,当满足公式)3,2,1( sin 2???kkd??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λ的平面入射波入射到间距为 d 的晶面族上,掠射角为θ,当满足条件)3,2,1( sin 2???kkd??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 I= 220/ sin uuI 计算,其中 aau???/ sin ?为狭缝宽度, λ为微波波长。 4、微波的迈克尔逊干涉实验如图发射喇叭半透射板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λ∕ 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λ,算出( 100 )和( 110 )面的衍射极大时的入射角β。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β。对其取平均值,计算出微波波长(晶格常数 a= ).2﹑单缝衍射实验调整单缝宽度为 70mm ,使狭缝所在平面与入射方向垂直,单缝衍射装置的另一侧贴有微波吸波材料,使接受臂指向载物台的 0刻度线,打开电源调节衰减器使接受电表的指示略小于满度,记录衰减器和电表的读数,每隔 2度记下一次接收信号的大小。 3﹑迈克尔逊干涉安装并调节好迈克尔逊干涉仪,转动丝杠使 B板的位