物理实验研究性报告.docx
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1、研 究 性 报院系:航空科学与工程学院学号:姓名:张超微波实验和布拉格衍射”的研究性报告一、布拉格衍射实验任何的真实晶体, 都具有自然外形和各向异性的性质, 这和晶体 的离子、原子或分子在空间按一定的几何规律排列密切相关。晶体内的离子、 原子或分子占据着点阵的结构, 两相邻结点的距 离叫晶体的晶格常数。 真实晶体的晶格常数约在 10-8 厘米的数量级。 X射线的波长与晶体的常数属于同一数量级。实际上晶体是起着衍射 光栅的作用。因此可以利用X射线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶 体点阵的间距和相互位置的排列,以达到对晶体结构的了解。布拉格衍射实验的仪器布置本实验是仿照X射线入射真实晶体发生衍射的基
2、本原理,人为的 制做了一个方形点阵的模拟晶体,以微波代替X射线,使微波向模拟 晶体入射,观察从不同晶面上点阵的反射波产生干涉应符合的条件。 这个条件就是布拉格方程,它是这样说的,当波长为入的平面波射到 间距为a的晶面上,入 射角为B,当满足条件n入=2aCO3时(n为 整数),发生衍射。衍射线在所考虑的晶面反射线方向。在一般的布 拉格衍射实验中采用入射线与晶面的夹角(即通称的掠射角)a,这 时布拉格方程为n入=2asin a我们这里采用入射线与靠面法线的夹角 (即通称的入射角),是为了在实验时方便,因为当被研究晶面的法 线与分光仪上度盘的00刻度一致时,入射线与反射线的方向在度盘 上有相同的示
3、数,不容易搞错,操作方便。实验仪器布置如上图实验中除了两喇叭的调整同反射实验一样外, 要注意的是模拟晶 体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵, 模拟晶体架上的中心孔 插在支架上与度盘中心一致的一个销了上。 当把模拟晶体架放到小平 台上时,应使模拟晶体架下面小圆盘的某一条与所研究晶面法线一致 的刻线与度盘上的00刻线一致。为了避免两喇叭之间波的直接入射, 入射角取值范围最好在300到700之间。二、单缝衍射实验单缝衍射实验如图,当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时,就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的,中央最强,同时也最宽。在中央的两侧衍射波强度迅速减小,直至出现衍射
4、 波强度的最小值,即一级极小,此时衍射角为 Sin1,其中入是波长,a是狭缝宽度。两者取同一长度单位,然后,随着衍射角增 大,衍射波强度又逐渐增大,直至出现一级极大值,角度为: Si n 1 3?2实验仪器布置如下图单缝衍射实验的仪器布置仪器连接时,请按以下步骤操作:、开启DH1121B型三厘米固态信号发生器。、调整DH926B型微波分光仪单缝衍射板的缝宽,将该板放到支座 上时,应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的900-90 0刻线一致。、转动小平台使固定臂的指针在小平台的 1800刻度处,此时小平台 的0刻度就是狭缝平面的法线方向。、调整信号电平使表头指示接近满刻度。 然后从衍射角00开始,
5、在 单缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数,并记录下来。、画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线, 并根据微波波长和缝宽 算出一级极小和一级极大的衍射角,并与实验曲线上求得的一级极小 和极大的衍射角进行比较。实验曲线的中央较平,甚至还有稍许的凹 陷,这可能是由于衍射板还不够大之故。三、迈克尔逊干涉实验迈克尔逊干涉实验迈克尔逊干涉实验的基本原理见图六,在平面波前进的方向上 放置成45的半透射板。由于该板的作用,将入射波分成两束波,一 束向A方向传播,另一束向B方向传播。由于A B处全反射板的作 用,两列波就再次回到半透射板并到达接收喇叭处。 于是接收喇叭收 到两束同频率,振动方向一致的两个波。
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