微波布拉格衍射-伍.ppt

不要移动晶体模型中的晶体,1913年英国物理学家布拉格父子研究x射线在晶面 上的反射时，得到了著名的布拉格公式，奠定了用x射 线衍射对晶体结构分析的基础，并荣获了1915年的诺贝尔物理学奖,实验目的,1.了解晶体的结构、学习晶体分析原理和技术。 2.建立对布拉格衍射公式的感性认识，加深对电磁波的波动性的理解。 3.了解微波的发射、接收，掌握微波分光仪的使用,实验原理,1.晶体 其组成粒子（分子或原子等）按一定周期性排列的规则结构的固体称为晶体。 2.晶格常数 任何一个晶面平行、等距地重复排列，就可以得出全部晶体点阵。这些彼此平行等距的晶面称为晶面族。 晶面族中任意两个相邻晶面间的距离称为晶面距,d,晶面可以有不同的空间方向，通常用晶面在三个方向轴上(三个相交边方向)截距数值的倒数的互质整数比来表示，这三个互质整数称为晶面的密勒指数。先找出晶面在X、Y、Z三个坐标轴上以晶格常数为单位的截距值,立方晶体晶面的密勒指数,1,1,1,100面,110面,1,1,1,111面,微波: 微波的波长介于一米到一毫米的电磁波（频率范围在三百兆赫兹到三十万赫兹3102MHz3105MHz）。微波通常用谐振腔发射 X 射线的波长数量级在 左右,介于(20-0.06)10-8cm之间，二者波长相差5-6 个数量级。X 射线是由原子的内层跃迁所辐射，能量较大，在介质中穿透力较强，对实验者可能造成伤害。所以用微波进行晶体衍射模拟实验比 X射线更直观和安全,微波和 x射线均为电磁波,微波,X射线,布拉格衍射公式 晶体中射线衍射的基本关系,布拉格衍射定律说的是若两个晶面的晶面距为d，当 一束X光波以掠射角入射于某晶面族时，晶面族产生 反射，相邻晶面的光程差为2dsin，当满足时两相干 波加强所以测量的关键是找到光被加强时的这个掠射 角，已知晶面距d就可求出波长。,为入射光的波长,晶面距d,掠射角,dsin,dsin,只有波长 时才能发生衍 射波干涉加强,实验仪器,直流电源供电给微波发射器T的尾部的固体振荡器（直流电源和固体振荡器构成完整的固体信号发生器）体效应管在加约10伏直流电压说就会在谐振腔产生波长为3厘米左右的微波。 振荡器产生的微波振荡通过耦合孔传至可调衰减器，调节衰减器旋钮可改变微波信号幅度大小。 然后由喇叭天线发射出去。产生的微波照在晶体上面发生反射，满足一定掠射角说发生衍射。 微波经模拟晶体衍射后进入微波接收器的喇叭天线；通过接收器尾部的晶体检波器检波变成直流信号，最后由直流微安表指示。,4、微波接收器的喇叭天线,喇叭天线,1、固体振荡器,返回,2、调节衰减器旋钮,3、晶体,5、晶体检波器,100,6、直流微安表,实验数据记录,100面；d=5.0cm(新)；d=4.0cm(旧),100面,电流表的读数读取格子数分度值，记录和作图的时候用格子数,分度值A,角度,110面与I关系图（级数K的含义）,数据不确定度计算,100面,K=1,d=5.00.1cm,=12.0,不确定度公式推导过程,数据处理,100面；d=5.0cm(新)；d=4.0cm(旧) 100面已知d求；,实验步骤,先将两喇叭口互相正对，两臂的指针分指分度盘的0和180，使模拟晶体正对发射喇叭口，这时与发射微波相平行的面就是100面（将模拟晶体下圆盘刻线与分度盘 对齐）。 调节波长使输出为最大,再调节衰减使接收电流大约为100A。然后从10度开始测量。旋转晶体模型1度，对应旋转移动臂2度（因为晶体模型转一度旋转臂就相对倒退一度或落后一度，故应转两度）。每转一度记一个电流值。做完后若没有电流极大值就重做一次。,1、将两喇叭口互相正对,2、两臂的指针分指分度盘的0和180，使模拟晶体正对发射喇叭口,3、调节衰减使接收电流大约为100A,4、从10度开始测量.旋转晶体模型1度，对应旋转移动臂2度，都顺时针或者都是逆时针旋转,注意,可变衰减器不可以拧的过紧，拧不动的