2021年物理实验研究性报告.doc

研究性报告院系:航空科学和工程学院学号:39052719姓名:张超“微波试验和布拉格衍射”研究性汇报一、布拉格衍射试验任何真实晶体,全部含有自然外形和各向异性性质,这和晶体离子、原子或分子在空间按一定几何规律排列亲密相关。晶体内离子、原子或分子占据着点阵结构,两相邻结点距离叫晶体晶格常数。真实晶体晶格常数约在10-8厘米数量级。X射线波长和晶体常数属于同一数量级。实际上晶体是起着衍射光栅作用。所以能够利用X射线在晶体点阵上衍射现象来研究晶体点阵间距和相互位置排列,以达成对晶体结构了解。布拉格衍射试验仪器部署本试验是仿照X射线入射真实晶体发生衍射基础原理,人为制做了一个方形点阵模拟晶体,以微波替换X射线,使微波向模拟晶体入射,观察从不一样晶面上点阵反射波产生干涉应符合条件。这个条件就是布拉格方程,它是这么说,当波长为λ平面波射到间距为a晶面上,入射角为θ,当满足条件nλ=2aCOSθ时(n为整数),发生衍射。衍射线在所考虑晶面反射线方向。在通常布拉格衍射试验中采取入射线和晶面夹角(即通称掠射角)α,这时布拉格方程为nλ=2asinα我们这里采取入射线和靠面法线夹角(即通称入射角),是为了在试验时方便,因为当被研究晶面法线和分光仪上度盘00刻度一致时,入射线和反射线方向在度盘上有相同示数,不轻易搞错,操作方便。试验仪器部署如上图试验中除了两喇叭调整同反射试验一样外,要注意是模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵,模拟晶体架上中心孔插在支架上和度盘中心一致一个销了上。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某一条和所研究晶面法线一致刻线和度盘上00刻线一致。为了避免两喇叭之间波直接入射,入射角取值范围最好在300到700之间。二、单缝衍射试验αφφ单缝衍射试验图,当一平面波入射到一宽度和波长可比拟狭缝时,就要发生衍射现象。在缝后面出现衍射波强度并不是均匀,中央最强,同时也最宽。在中央两侧衍射波强度快速减小,直至出现衍射波强度最小值,即一级极小,此时衍射角为,其中λ是波长,a是狭缝宽度。二者取同一长度单位,然后,伴随衍射角增大,衍射波强度又逐步增大,直至出现一级极大值,角度为:试验仪器部署以下图单缝衍射试验仪器部署仪器连接时,请按以下步骤操作:⑴、开启DH1121B型三厘米固态信号发生器。⑵、调整DH926B型微波分光仪单缝衍射板缝宽,将该板放到支座上时,应使狭缝平面和支座下面小圆盘上900-900刻线一致。⑶、转动小平台使固定臂指针在小平台1800刻度处,此时小平台0刻度就是狭缝平面法线方向。⑷、调整信号电平使表头指示靠近满刻度。然后从衍射角00开始,在单缝两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数,并统计下来。⑸、画出单缝衍射强度和衍射角关系曲线,并依据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大衍射角,并和试验曲线上求得一级极小和极大衍射角进行比较。试验曲线中央较平,甚至还有稍许凹陷,这可能是因为衍射板还不够大之故。三、迈克尔逊干涉试验A(固定反射板)发射喇叭接收喇叭B(可移反射板)迈克尔逊干涉试验迈克尔逊干涉试验基础原理见图六,在平面波前进方向上放置成450半透射板。因为该板作用,将入射波分成两束波,一束向A方向传输,另一束向B方向传输。因为A、B处全反射板作用,两列波就再次回到半透射板并抵达接收喇叭处。于是接收喇叭收到两束同频率,振动方向一致两个波。假如这两个波位相差为2π整数倍。则干涉加强;当位相差为π奇数倍则干涉减弱。所以在A处放一固定板,让B处反射板移动,当表头指示从一次极小变到又一次极小时,则B处反射板就移动λ/。迈克尔逊干涉试验仪器部署试验仪器部署图;仪器连接时,请按以下步骤操作:⑴开启DH1121B型三厘米固态信号发生器。⑵使两喇叭口面互成900。,半透射板和两喇叭轴线互成450;⑶将读数机构经过它本身上带有两个螺钉旋入底座上,使其固定在底座上;⑷在读数机构和平台上分别插上全反射板使固定反射板法线和接收喇叭轴线一致;可动移全反射板法钱和发射喇叭轴线一致。试验时将可移反射板移到读数机构一端,在此周围测出一个极小位置,然后旋转读数机构上手柄使反射板移动,从表头上测出(n+1)个极小值,并同时从读数机构上得到对应位移读数,从而求得可移反射板移动距离L。则波长四、原始数据处理:五、试验分析研究本学期物理试验中我选做了“微波试验和布拉格衍射”试验,做完试验,感慨很深。经过此次试验我了解了布拉格衍射原理,对迈克尔逊干涉试验测量也有了初步了解。此次试验我学会了一个测量布拉格衍射方法,对我来说此次试验比较成功,但自己依旧认为本试验设计不是很完美,还有待改善。我认为本试验操作过程中误差起源太多,造成试验误差比较大。误差起源关键有以下多个方面:布拉格衍射晶体模型铝球并未固定在尼龙绳上,