微波的布拉格衍射.ppt

1、介绍实验和应用背景，在教室里考虑实验目的和教育要求实验原理实验机器和装置实验内容和数据处理要求事项，介绍实验和需要深入研究的课题参考文献实验后的思考问题，2、实验和应用背景，1913年，英国物理学家布拉格父子在研究x射线在晶面上的反射时，得到了有名的布拉格公式。 本实验使用波长3cm的微波代替x射线，观察照射人工制作的结晶模型时的衍射现象，模拟x射线在真实结晶上的布拉格衍射，验证了布拉格公式。 微波是特定波段的电磁波，有自己的特征。 3、实验目的和教学要求，1 .了解微波的特点，学习微波器件的使用。 2 .了解布拉格衍射原理，利用模拟晶体使微波衍射，验证布拉格公式，认识微波的光学性质，学习x射线晶体结构分析的基础知识，测量微波波长。 3 .通过微波单缝衍射和迈克尔逊干涉实验，加深理解。 4、实验原理、晶体结构：几个概念-晶体； 晶格常数a； 晶面及相邻晶面的间距为d。 为了区分结晶中无限多族的平行晶面的方位，可以用晶面指数(米勒指数)来记述，采用米勒指数标记法。 晶面指数用表示。 利用米勒指数，能够简单地求出一族的平行的晶面间的间距中最重要且最常用的是3种，分别被称为(100 )面、(110 )面、(111 )面。、5，图6-26晶体的晶格结构图6-27晶面，6，布拉格衍射(布拉格式的解释):研究衍射问题最感兴趣的问题是衍射强度分布的极值位置。 晶体对电磁波的衍射是三维衍射，可分为点间干涉和面间干涉。 首先找到晶面的点间干涉的0极主极大位置，该二维光栅衍射的0极主极大方向在沿着该方向的所有衍射线间没有光路差，即入射角等于衍射(反射)角度。 如果以图6-28光栅的点间干涉、图6-28光栅的点间干涉、7、面间干涉结晶衍射的布拉格条件2d sin=kk=1，2，3习惯的入射角表示，布拉格条测量2d sin=kk=1，2，3衍射极大的方位角(或)，并且知道波长 图6-29面间干涉、8、实验设备和装置、微波分光器、模拟结晶a=4cm的立方晶格、单狭缝、2片反射板、分隔板等。 图6-32微波分光器装置图1 .固体微波振荡器2 .可变衰减器3 .发送喇叭天线4 .喇叭天线5 .检波器6 .阶段7 .指针8 .台座、9、实验内容和数据处理要求，在1.k=1，2的(100 )和(110 )晶面上2 .已知的晶格常数a=4.00cm是在k=1的(110 )晶面上测量波长的波长已知的，用k=1的(100 )晶面测量了晶格常数。 3 .在微波的单缝实验中，用坐标纸描绘衍射分布曲线，使用左、右两侧的最初的衍射极小位置和的平均值和式=asin求出微波的波长，与根据式=c/f计算出的数值进行比较。 关于10、微波单缝实验、11、4 .微波迈克尔森干扰实验，制作b板的干扰极小时位置xn到xn-n的关系图，求出微波波长，并与理论值(=c/f )进行比较。 12、注意事项、结晶中心和平台中心必须一致。 接收扬声器和发射扬声器必须电平正确，下方电平高，保证偏振方向，并确保接收微波的强度最强。 检波器易碎，确保接收喇叭对发射喇叭时(入射角等于衍射(反射)角度，衍射强度最强，微波强度不能超过微波安标头的全范围。 放置水晶架，使架子下的某刻度线(与所选晶面的法线一致)与盘上的刻度线重叠。 (100 )面法线有刻线标记，其他面自己找。 如果保证晶面的法线与刻度盘上的刻线重叠，容易保证入射角等于衍射(反射)角度。 13、信号源输出不稳定，也影响衍射强度分布。各组相互干涉，也影响衍射强度的分布，所以最好错开。 因为对称性只差一次，所以采用了用对称测量求平均的方法。 在单缝衍射装置的一侧，粘贴有微波吸收材料，该材料在微波接收器和单缝装置的金属表面上多次反射衍射波，以减弱影响零阶极大衍射强度峰值的峰值，因此放置时请注意。 此外，请注意使用衰减器调节灵敏度，测量角是正确的。 水晶固体振荡器的开放书籍。 14、在教室里考虑，晶体布拉格衍射和多条纹光栅的区别是什么？点间干涉是什么，面间干涉是什么？ 布拉格衍射的最大衍射位置有什么关系？ 布拉格衍射为什么要使入射角=反射角，实验中如何保证？ 在入射波的方向和波长固定，结晶的取向也固定的情况下，不同取向的晶面不能同时满足布拉格条件，而且连能满足布拉格条件的一族晶面都没有？本实验用什么方法测定了晶格的衍射极大位置？ 结晶的晶面是如何定义的？由此对立方晶(110 )和(111 )的晶面进行说明，在(110 )的晶面和(111 )的晶面的布拉格条件下，d=？ 15、选择实验和需要深入研究的课题，结合所学到的物理知识，利用本实验提供的设备，设计微波干扰和衍射实验，完成数据测量，对自制零件探讨尺寸选择的依据。 电磁波是横波，能确定喇叭天线发射电场的偏振(偏振)的方向吗？16、参考文献、赵凯华钟