微波布拉格衍射伍第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二1913年英國物理學家布拉格父子研究x射線在晶面上的反射時，得到了著名的布拉格公式，奠定了用x射線衍射對晶體結構分析的基礎，并榮獲了1915年的諾貝爾物理學獎第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二實驗目的1.了解晶體的結構、學習晶體分析原理和技術。2.建立對布拉格衍射公式的感性認識，加深對電磁波的波動性的理解。3.了解微波的發射、接收，掌握微波分光儀的使用第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二實驗原理1.晶體其組成粒子（分子或原子等）按一定周期性排列的規則結構的固體稱為晶體。

2.晶格常數

任何一個晶面平行、等距地重復排列，就可以得出全部晶體點陣。這些彼此平行等距的晶面稱為晶面族。晶面族中任意兩個相鄰晶面間的距離稱為晶面距d第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二晶面可以有不同的空間方向，通常用晶面在三個方向軸上(三個相交邊方向)截距數值的倒數的互質整數比來表示，這三個互質整數稱為晶面的密勒指數。先找出晶面在X、Y、Z三個坐標軸上以晶格常數為單位的截距值立方晶體晶面的密勒指數1∞∞11100面110面∞111111面第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二微波:微波的波長介于一米到一毫米的電磁波（頻率范圍在三百兆赫茲到三十萬赫茲3×102MHz~3×105MHz）。微波通常用諧振腔發射X射線的波長數量級在

?左右,介于(20-0.06)×10-8cm之間，二者波長相差5-6個數量級。X射線是由原子的內層躍遷所輻射，能量較大，在介質中穿透力較強，對實驗者可能造成傷害。所以用微波進行晶體衍射模擬實驗比

X射線更直觀和安全微波和

x射線均為電磁波微波X射線第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二布拉格衍射公式

晶體中射線衍射的基本關系布拉格衍射定律說的是若兩個晶面的晶面距為d，當一束X光波以掠射角θ入射于某晶面族時，晶面族產生反射，相鄰晶面的光程差為2dsinθ，當滿足時兩相干波加強所以測量的關鍵是找到光被加強時的這個掠射角，已知晶面距d就可求出波長。λ為入射光的波長晶面距d掠射角θdsinθdsinθ只有波長時才能發生衍射波干涉加強第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二實驗儀器直流電源供電給微波發射器T的尾部的固體振蕩器（直流電源和固體振蕩器構成完整的固體信號發生器）體效應管在加約10伏直流電壓說就會在諧振腔產生波長為3厘米左右的微波。振蕩器產生的微波振蕩通過耦合孔傳至可調衰減器，調節衰減器旋鈕可改變微波信號幅度大小。然后由喇叭天線發射出去。產生的微波照在晶體上面發生反射，滿足一定掠射角說發生衍射。微波經模擬晶體衍射后進入微波接收器的喇叭天線；通過接收器尾部的晶體檢波器檢波變成直流信號，最后由直流微安表指示。第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二0°180°145°150°160°170°170°160°150°145°10°20°30°45°4、微波接收器的喇叭天線喇叭天線1、固體振蕩器返回2、調節衰減器旋鈕3、晶體5、晶體檢波器μA0501006、直流微安表第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二實驗數據記錄θ(新)度10.011.012.013.014.015.016.017.0θ(舊)度15.016.017.018.019.020.021.022.0I(uA)100面；d=5.0cm(新)；d=4.0cm(舊)θ(新)度18.019.020.021.022.023.024.025.0θ(舊)度23.024.025.026.027.028.029.030.0I(uA)第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二θ(新)10.025I(mA)11.0100面電流表的讀數讀取格子數×分度值，記錄和作圖的時候用格子數分度值μA角度θ第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二

θ(新)0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.015.016.017.0I(mA)2.51.91.20.50.200.120.280.520.951.91.81.51.41.00.60.40.740.9218.019.020.021.022.023.024.025.026.027.028.029.030.031.032.033.034.035.00.860.540.480.260.180.20.320.300.360.220.160.120.100.060.060.060.040.04110面θ與I關系圖（級數K的含義）第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二數據不確定度計算θ(新)度10.011.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0I(uA)11.015.020.018.012.06.04.06.015.017.014.0100面K=1,d=5.0±0.1cm,θ=12.0°第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二不確定度公式推導過程第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二數據處理100面；d=5.0cm(新)；d=4.0cm(舊)100面已知d求λ；Sin100.1736sin110.1908Sin120.2079Sin130.2250Sin140.2419Sin150.2588Sin160.2756Sin170.2924Sin180.3090Sin190.3256Sin200.3420Sin210.3584Sin220.3746Sin230.3907Sin240.4067Sin250.4226Ctg124.705Ctg134.331Ctg144.011Ctg153.732Ctg212.605Ctg222.475Ctg232.356ctg242.246第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二實驗步驟先將兩喇叭口互相正對，兩臂的指針分指分度盤的0和180，使模擬晶體正對發射喇叭口，這時與發射微波相平行的面就是100面（將模擬晶體下圓盤刻線與分度盤

對齊）。調節波長使輸出為最大,再調節衰減使接收電流大約為100μA。然后從10度開始測量。旋轉晶體模型1度，對應旋轉移動臂2度（因為晶體模型轉一度旋轉臂就相對倒退一度或落后一度，故應轉兩度）。每轉一度記一個電流值。做完后若沒有電流極大值就重做一次。第十六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二0°180°140°150°160°170°170°160°150°140°10°20°30°4