微波布拉格衍射实验报告.doc

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****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】
图2 布拉格衍射
b
入射波反射波
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2dsinq,则形成干涉极大的条件为:
2dsinq = kl k =1,2,3…(2)
(2)式即为晶体衍射的布拉格条件。
改用入射角b 表示,则(2)式可写为:
2dcosb = kl k =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b,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b。
【实验内容】
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β
(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3-5 o测一个;在衍射极大附近每隔 1 o 测一个;
4.. 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/μA
I2/μA
I/μA
β/°
I1/μA
I2/μA
Io/μA
15
2
1

15
1
1
1
20
10
10
10
20
1
1
1
25
5
5
5
25
1
2

30
40
38
39
30
2
2
2
32
28
29

35
2
2
2
34
50
52
51
40
2
2
2
35
60
62
61
45
2
2
2
36
61
61
61
50
12
11

38
34
38
36
52
46
50
48
40
12
10
11
54
86
82
84
45
8
9

56
78
80
79
50
9
8

58
62
62
62
55
2
8
5
60
22
22
22
60
3
4

65
4
3

62
14
15

70
1
2

64
31
30

75
2
2
2
65
36
38
37
80