1、成績國際教育學院實驗報告（操作性實驗）課程名稱：電磁場與電磁波實驗題目：布拉格衍射實驗 指導教師：-班級：- 學號：- 學生姓名：-1、 實驗目的和任務1、觀察微波通過晶體模型的衍射現象。 2、驗證電磁波的布拉格方程。2、 實驗儀器及器件分度轉臺 1 臺，喇叭天線 1 對，三厘米固態信號發生器 1 臺，晶體檢波器 1 個，可變衰減器 1 個，讀數機構 1 個，微安表 1 個， 模擬晶體架一個。3、 實驗內容及原理1、晶體結構與密勒指數任何的真實晶體，都具有自然外形和各向異性的性質，這和晶體的離子、原子或分子在空間按一定的幾何規律排列密切相關。晶體內的離子、 原子或分子占據點陣的結構，

2、兩相鄰結點的距離叫晶體的晶格常數。真實晶體的晶格常數約在 10-8厘米的數量級，X 射線的波長與晶體的常數屬于同一數量級。因此對于X射線來說實際上晶體是起著衍射光柵的作用，因此可以利用 X 射線在晶體點陣上的衍射現象來研究晶體點陣的間距和相互位置的排列，以達到對晶體結構的了解。 圖1 立方晶格最簡單的晶格是立方體結構2、微波布拉格衍射本實驗是仿造X射線入射真實晶體發生衍射的基本原理，人為制造一個方形點陣的模擬晶體，以微波代替X射線，使微波向模擬晶體入射，觀察從不同晶面上點陣的反射波產生干涉應符合的條件，這個條件就是布拉格方程。當波長為的平面波射到間距為的晶面上，入射角為當滿足的條件時（為整數）

3、發生衍射，衍射線在所考慮的晶面反射線方向。在布拉格衍射實驗中采用入射線與晶面的夾角（即通稱的入射角），是為了在實驗時方便。因為當被研究晶面的法線與分光儀上度盤的00刻線一致時，入射線與反射線的方向在度盤上有相同的示數，不容易搞錯，操作方便。本實驗使用的簡立方點陣模擬晶體，晶格格點上的粒子由小鋁球組成，小鋁球是微波的散射中心，能獲得幾個級次的反射，取決于所研究的平面族。4、 實驗步驟步驟1：根據圖2理論示意圖，連接儀器，調整系統。實物圖如圖3所示。要注意的是模擬晶體球應用模片調得上下左右成為一方形點陣，模擬晶體架上的中心孔插在支架上與度盤中心一致的一個銷子上。圖2 理論示意圖圖3 實驗實物圖 步

4、驟 2：當把模擬晶體及晶體架放在中心軸上的分度轉盤時，要調整發射喇叭和接收喇叭對準模擬晶體架中部的高度，并使兩喇叭口在一條通過載物臺轉軸的直線上，兩臂分,別對準度盤的00和1800的位置。開啟信號發生器的電源，調整發射喇叭，使與接收喇叭相連的微安表指示達到相對最大值。 步驟 3： 模擬晶體架下面圓盤的刻線要與模擬晶體（100）晶面的方向一致，并且指向度盤的 00刻度。測量（100）面衍射的一級與二級極大的掠射角和，測角從某一角度開始，每旋轉分度轉臺1o，記錄一次微安表的示數。先測出一側的和，再用同樣的方法測出另一側的和。 步驟 4：根據布拉格衍射實驗的數據繪制曲線。5、 實驗測試數據表格記錄表

5、1 布拉格衍射實驗的數據記錄表衍射角𝜑電流𝜤衍射角𝜑電流𝜤3031.25124.33131.15224.23230.75325.233285426.33426.55527.735235628.33622.35728.53721.458283822.15927.939216029.8402161314120.66234.242206335.14319.86436.44419.76534.3452066334621.26736.34721.96837.44822.16938492370385024在表1中，所列變量衍射角⼛

6、3;的單位是度（o），電流𝜤的單位為。6、 實驗數據分析及處理將表1中的數據繪制曲線如下：圖4 布拉格衍射實驗的數據曲線由實驗數據可得，兩側發生衍射的角度大約在34o和65o附近。根據布拉格方程，將=32mm，=40mm帶入布拉格方程，經計算得：當=1時，=66.42o；當=2時，=36.87o；實驗測得的數據與計算出的理論值比較接近，因此可以驗證布拉格方程。另外，在本次實驗中可能造成誤差的原因有：模擬晶體與實際晶體的差距，其他實驗組干擾，以及讀數誤差等。7、 實驗結論與感悟（或討論）（總結實驗；對實驗的感受和領悟；以及對實驗中某些問題、現象、方法、數據、結果等等內容的討論。）通過進行本次布拉格衍射實驗，我了解了所涉及儀器的原理和構造，學會了運用該儀器。在實驗中，由于模擬晶體架中金屬小球所形成的立方空間并不是嚴格標準排列，布拉格裝置側壁