微波实验和布拉格衍射.doc

微波实验和布拉格衍射.doc:..微波实验和布拉格衍射【实验目的】1、 了解微波的特点,学习微波器件的使用2、 了解布拉格衍射的原理,利用微波在模拟品体上的衍射验证布拉格公式并测定微波波长3、 通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验,加深对波动理论的解释【实验原理】(1)单缝衍射与光波波一样,微波的夫垠禾费衍射的强度分布式,可由下式计算:^=/0sin2W/w2-K屮错误!未找到引用源。u=7VcismO/A,a是狭缝宽度,错误!未找到引用源。是微波波长。/U=0,北,2…时为衍射的极大。2单缝衍射示意图(2)双缝衍射微波遵守光波的干涉定律,当一束微波垂直入射到金属板的两条狭缝上,则每条狭缝就是次波源,山两缝发出的次波是T涉波,因此金属板的背而空间中,将产牛干涉现象设缝宽为a,,两缝间距为b,则利用光学的双缝衍射的结果得到K二0、1、2...分别为中央极大,一•级极人,二级极人…K=1,2Z3...布拉格衍射示意图分别为一级极小,二极极小.…(2)布拉格衍射如图示,从间距为d的相邻两个晶而反射的两束波的程差为2dsin0,。为入射波与晶面的折射角,显然,只有满足下列条件的即2dsin0=kA,k=l,2,3…才能形成干涉极人,上式称为晶体衍射的布拉格条件。【实验仪器】本实验的实验装置由微波分光仪,模拟晶体,单缝,反射板(两块),分束板等纽成。【实验内容】(1)单缝衍射实验(i) 仪器连接时,按需要先调整单缝衍射板的缝宽,转动载物台,使其上的180。刻线与发射臂的指针一致。(ii) 把单缝衍射板放到载物台,并使狭缝所在平面与入射方向垂直,(iii) 转动接收臂使其指针指向载物台的0。刻线,打开振荡器的电源,并调节衰减器,使接收电表的指示接近90mA,记下衰减器和电表的读数。(iv) 转动接收臂,每隔2。记下一次接收信号的人小。做到50°为止,左右各一次。(2) 双缝衍射将(1)中的单缝换成双缝,重复(1)中的操作。(3) 布拉格衍射(i) 用间距均匀的梳形义从上到下逐层检查晶格位置上的模拟铝球,使球进入叉槽小,形成方形点阵。(ii) 模拟晶体架的屮心孔插在支架上,支架插入与度盘屮心一致的销子上,同时使模拟晶休架卜而小圆盘的某一条刻线与度盘上的(T刻线重合。(iii) 转动圆盘,使固定臂指针指在某一角度即入射角,将活动臂转至反射角方向,使反射角等于入射角,读出UA表读数。【实验数据】(1)单缝衍射角度(°)0246810121416电流(PA)1048073594539363117角度(°)182022242628303234电流(M)(°)3638404244464850电流(曲)(°)-50-48-46-44-42-40-38-36-34电流(M)(°)-32-30-28-26-24-22-20-18-16电流(刚)(°)-14-12-10-8-6-4-2电流(PA)344873735075102得到的衍射强度角分布为:120-1. |—电流(UA)4100- i「60■40」20■40一60■OI2IO度角oooO864