文档介绍：微波实验和布喇格衍射
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实验及应用背景介绍
微波是一种特定波段的电磁波，有自己的特点。
1913年，英国物理学家布拉格父子研究X射线与材料相互作用时，得到了著名的布拉格公式。
本实验用研究X射线在晶面上的反射时，得到了著名的布喇格公式，从而奠定了X射线结构分析的基础。
但是X光衍射仪价格昂贵，晶格结构的尺度如此微小，眼睛看不见。考虑到微波的波长比X光长得多，本实验用一束波长≈3cm的微波代替X射线，观察它照射到人工制作的晶体模型时的衍射现象，用来模拟X光在真实晶体上的布喇格衍射，并验证布喇格公式。
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晶体结构—晶格、晶格常数
图6-26 晶体的晶格结构图6-27 晶面
对立方晶系而言，晶面指数为（n1 n2 n3）的晶面族其相邻两个晶面的间距为：
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布喇格衍射
图6-28 晶格的点间干涉图6-29 面间干涉
2dsinθ =kλ k=1,2,3…
2dcosβ =kλ k=1,2,3…
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单缝衍射
u= (πa sinθ )/λ ±1级强度为0时，λ=asinθ
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微波迈克尔逊干涉实验
图6-31 微波迈克尔逊干涉仪
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微波分光仪
图6-32 微波分光仪装置图

三厘米固态振荡器操作注意事项
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实验内容和操作提示
1．验证布喇格衍射公式
2．单缝衍射实验
单缝垂直入射：转动单缝使输出电流最大
测量暗纹附近θ～I曲线，并由图确定1级暗纹处的衍射角θ。
3．迈克尔逊干涉实验
记录全部干涉极小时反射板的位置，用一元线性回归法处理数据。
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思考及课堂讨论题
1．微波的一般知识
2．微波的产生、传输和接收
3．晶体结构和布喇格衍射
4．实验装置和操作
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注意事项
晶体中心与载物台中心要一致。接受喇叭和发射喇叭要水平正对，下边要水平，保证偏振化方向，保证接受微波强度最强。
检波器易坏，接受喇叭对发射喇叭时（保证入射角等于衍（反）射角，衍射强度最强处，微波强度不能超过微安表头的满量程。
放上晶体架，使架下面的某一刻度线（与所选的晶面的法线一致）盘上的刻线重合。（100）面的法线有刻线标志），其他面自己找。只要保证晶面的法线与度盘上的刻线重合即可，便于保证入射角等于衍（反）射角。
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信号源输出不稳定，也影响衍射强度的分布。
各组会相互干扰，也影响衍射强度的分布，最好错开。
因单逢本身对称性不好，所以采用对称测量求平均的办法求。
单缝衍射装置的一侧，贴有微波吸收材料，用以减弱衍射波在微波接受器和单缝装置的金属表面发生多次反射而影响零级极大衍射强度峰的峰形，所以放置时要注意。另外要注意使用衰减器调节灵敏度，保证测角准确。
晶体固态振荡器的开启见书。
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思考及课堂讨论题
1．微波的一般知识
（1）微波处于电磁波的什么频段？与可见光波和普通的无线电波相比，它有什么特点？
（2）从波长的特点来看，为什么微波在雷达、通讯、电视、加热及原子分子结构等方面有重要的应用？
（3）研究间距为10-4～10-5cm的光栅衍射，要用什么波长的光？研究间距为10-8cm的晶格衍射，要用什么波长的“光”？研究间距为1cm的“晶格”衍射，要用什么波长的“光”？
（4）用3cm的微波为什么既能模拟真实晶体的布喇格衍射,又可以像光学一样进行单缝衍射和迈克尔逊干涉仪的实验，这样做有什么好处？用普通的无线电波行吗?
（5）为什么在电学实验中，我们普遍使用电路的观点，而研究微波则不能呢？
2．微波的产生、传输和接收
（1）本实验中用什么办法来产生微波信号和接收微波信号？
（2）实验中为什么要使用“喇叭”？
（3）你还知道其他微波实验或设备（例如微波铁磁共振实验、微波炉）的装置吗？
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思考及课堂讨论题
3．晶体结构和布喇格衍射
（1）晶体的布喇格衍射与多缝光栅有什么区别？
（2）什么叫做点间干涉，什么叫做面间干涉？布喇格衍射的衍射极大位置与它