微博衍射与布拉格实验—研究报告性实验报告
布拉格衍射实验报告
布拉格衍射实验报告布拉格衍射实验报告引言布拉格衍射实验是一项经典的物理实验，它的发现对于理解物质的结构和性质起到了重要的作用。
本文将介绍布拉格衍射实验的原理、实验过程和结果，并探讨其在科学研究和技术应用中的意义。
一、布拉格衍射实验原理布拉格衍射实验是基于X射线的衍射现象进行的。
X射线是一种具有高能量和短波长的电磁波，它可以穿透物体并与物体中的原子发生相互作用。
当X射线通过晶体时，会发生衍射现象，即X射线的波动性导致它在晶体中的原子间发生干涉，形成衍射图样。
二、实验过程1. 实验装置准备：在实验室中搭建一个X射线衍射装置，包括X射线发生器、晶体样品、衍射仪等。
2. 样品制备：选择适当的晶体样品，将其制备成适当的尺寸和形状。
3. 实验操作：将样品放置在衍射仪中，调整仪器使得X射线能够通过样品，并将衍射图样投影到探测器上。
4. 数据记录和分析：记录衍射图样的数据，并进行分析和解释。
三、实验结果通过布拉格衍射实验，我们观察到了清晰的衍射图样。
这些图样显示出了明显的衍射峰，衍射峰的位置和强度与晶体的结构和性质有关。
通过对衍射图样的分析，我们可以确定晶体的晶格常数、晶体结构以及晶体中原子的排列方式。
四、科学研究中的意义布拉格衍射实验在科学研究中具有重要的意义。
首先，通过衍射实验可以研究材料的晶体结构和性质，从而深入理解物质的组成和行为。
其次，布拉格衍射实验为研究晶体的缺陷、畸变和相变等提供了重要的手段。
最后，布拉格衍射实验也为新材料的设计和合成提供了重要的指导。
五、技术应用中的意义布拉格衍射实验在技术应用中也有广泛的应用。
例如，在材料科学领域，通过衍射实验可以研究材料的微观结构和性质，从而优化材料的性能和功能。
在纳米技术领域，布拉格衍射实验可以用于研究纳米材料的尺寸、形状和结构等特性。
此外，布拉格衍射实验还可以应用于药物研发、能源储存和传感器技术等领域。
结论布拉格衍射实验是一项重要的物理实验，通过观察X射线在晶体中的衍射现象，我们可以深入了解物质的结构和性质。
微波的布拉格衍射实验报告
班级__光电三班___________ 组别__第二组___________姓名___XXX__________ 学号_1110600095____________日期____10.30_________ 指导教师___刘丽峰_______【实验题目】微波的布拉格衍射【实验仪器】微波分析仪，固态微波振荡器电源。
【实验目的】1、了解微波的性质及其器件的使用方法。
2、了解布拉格公式的内容，利用微波在模拟晶体上的衍射验证布拉格公式。
【实验原理】1、晶体的布拉格衍射布拉格衍射需要满足一定的条件：1．不管入射角的大小如何，每一个由衍射中心有序排列构成的点阵平面，其作用犹如一个平面镜一样。
当入射角等于反射角时，反射波互相加强产生强度的最大。
在原子平面反射的情况下，角是入射或反射光束与平面的夹角，而不是像通常光学中那样，指光束与平面法线间的夹角。
2．当一束辐射照在一簇互相平行的平面上时，每一个平面将反射一部分能量，如图17.1所示，从O和Q反射的波发生相长干涉，光程差必须等于波长的整数倍，即， n=1,2,3,4… (17-1)光程NQT与MOS之差等于波长的整数倍。
公式（17-1）称为布拉格公式（或布拉格定律），它确定从晶格的互相平行的平面衍射波最强的方向。
与一般的单个平面镜反射的情况不同，对于一个已知的波长，只有一个特定的满足布拉格公式，能够形成衍射最大，而在其他角度由于相消干涉不出现衍射。
为了测量的方便，我们用通常在光学中习惯用的入射角（指入射光与法线的夹角，它是角的余角）代替（17-1）式中的，则布拉格公式可以写为， n=1,2,3,4… (17-2)这样在每一晶面族的特定方向上产生衍射极大，从实验中测得衍射极大的方向角，对于已知的波长，从布拉格公式可以求出晶面间距，经过进一步分析可以确定晶格常数；反之，若已知晶格常数，也可以由布拉格公式求出波长。
【实验内容】1．仪器调整：（1）打开固态信号源电源，先预热10分钟。
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微波实验和布拉格衍射一、摘要本实验以布拉格衍射为研究对象，介绍了微波特性并简单介绍了实验原理和过程，对实验数据进行了处理，用一元线性回归和图示法进行分析并求不确定度，验证了布拉格衍射公式，加深了对实验原理的理解，并谈了实验的收获和体会。
二、实验目的1、了解微波特点，学习微波器件的使用。
2、了解布拉格衍射原理，验证布拉格公式并测量微波波长。
3、通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验理解波动理论。
三、实验原理1、微波简介微波是一种特定波段的的电磁波，其波长在1mm~1m之间，频率为3⨯108 ~3⨯1011Hz，它波长短，频率高，穿透性强的特点，并且具有似光性－直线传播，反射和折射。
产生微波需要采用微波谐振腔和微波电子管或微波晶体管。
2、布拉格衍射原理在电磁波的照射下，晶体中每个格点上的原子或离子，其内部电子在外来电场的作用下做受迫振动，成为一个新的波源，向各方向发射电磁波，这些电磁波彼此相干，将在空间发生干涉。
干涉分为点间干涉和面间干涉N 图5 布拉格衍射示意图从间距为d 的相邻两个晶面反射的两束波的波程差为2d θsin ，θ为入射波与镜面的夹角，由图知θsin 2d R Q Q P =+，当满足公式 )3,2,1(sin 2 ==k k d λθ时，形成干涉极大上面的式子称为布拉格条件布拉格公式的完整表述为：波长为λ的平面入射波入射到间距为d 的晶面族上，掠射角为θ，当满足条件)3,2,1(sin 2 ==k k d λθ时形成衍射极大，衍射线在所考虑的晶面反射方向上。
3、 单缝衍射微波的夫琅禾费衍射的强度分布可由公式I=220/sin u u I计算，其中a a u λθπ/sin =为狭缝宽度，λ为微波波长。
4、 微波的迈克尔逊干涉实验如图接收喇叭图4 微波干涉示意图在微波前进方向上反之一个与传播方向成45度的半透射半反射的分束板和A（固定反射板）,B（移动反射板）两块反射板，分束板将入射波分成两列分别沿A,B 传播，两列波经分束板和并发生干涉，喇叭可给出干涉信号的强度指示。
微波的布拉格衍射实验报告
〖实验三十八〗微波的布拉格衍射一、模拟晶体的微波布拉格衍射〖目的要求〗1、了解并学习微波器件的使用；2、了解布拉格衍射原理，利用微波在模拟晶体上的衍射验证布拉格公式。
〖仪器用具〗微波分光仪，微波信号发生器，衰减器，模拟晶体。
〖实验原理〗微波是波长在1mm~1m范围的电磁波，通常由能够使电子产生高频集体振荡的器件(如速调管或固态微波信号发生器等)产生。
微波的检测可用检波二极管将微波信号转变为直流信号并直接由电表指示。
本实验的重点是观察微波照射到人工制作的晶体模型时的衍射现象，用来模拟X射线在真实晶体上的衍射现象，并验证布拉格衍射公式。
1、晶体结构组成晶体的原子或分子按一定规律在空间周期性排列.其中最简单的结构，是组成晶体的原子在直角坐标中沿x,y,z 三个方向，按固定的距离a 在空间依序重复排列，形成简单的立方点阵，如图所示，原子间距a称为晶格常数。
组成晶体的原子可以看成分别处在一系列相互平行而且间距一定的平面族上，这些平面称为晶面。
晶面有许多种不同的取法，其中最常用的有三种，如图所示，这些晶面分别称为[100]面、[110]面和[111]面，方括号中的三个数字称为晶面的晶面指数，即它的法向量。
还有许许多多更复杂的取法形成其他取向的晶面族。
晶面指数为[n 1，n 2，n 3]的晶面族，其相邻的两个晶面的间距为：232221n n n ad ++=2.布拉格衍射电磁波入射到晶体要受到晶体的衍射。
处在同一晶面上的原子组成一个镜面，它们的反射波相干叠加的结果遵从反射定律，反射角等于入射角，如图所示。
而从间距为d 的相邻两个晶面反射的两束波的程差为θsin 2d ，θ为入射波与晶面的夹角。
满足λθk d =sin 2时能形成干涉极大，其中k 为整数。
这个方程称为晶体衍射的布拉格条件，如果改用通常习惯使用的入射角β表示，布拉格条件可写为λβk d =cos 2，其中k 为整数。
利用布拉格条件可以计算出衍射极大的入射角与衍射角方向。
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微波实验和布拉格衍射一、摘要本实验以布拉格衍射为研究对象，介绍了微波特性并简单介绍了实验原理和过程，对实验数据进行了处理，用一元线性回归和图示法进行分析并求不确定度，验证了布拉格衍射公式，加深了对实验原理的理解，并谈了实验的收获和体会。
二、实验目的1、了解微波特点，学习微波器件的使用。
2、了解布拉格衍射原理，验证布拉格公式并测量微波波长。
3、通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验理解波动理论。
三、实验原理1、微波简介微波是一种特定波段的的电磁波，其波长在1mm~1m之间，频率为3⨯108 ~3⨯1011Hz，它波长短，频率高，穿透性强的特点，并且具有似光性－直线传播，反射和折射。
产生微波需要采用微波谐振腔和微波电子管或微波晶体管。
2、布拉格衍射原理在电磁波的照射下，晶体中每个格点上的原子或离子，其内部电子在外来电场的作用下做受迫振动，成为一个新的波源，向各方向发射电磁波，这些电磁波彼此相干，将在空间发生干涉。
干涉分为点间干涉和面间干涉N图5 布拉格衍射示意图从间距为d 的相邻两个晶面反射的两束波的波程差为2d θsin ，θ为入射波与镜面的夹角，由图知θsin 2d R Q Q P =+，当满足公式)3,2,1(s i n2 ==k k d λθ 时，形成干涉极大上面的式子称为布拉格条件布拉格公式的完整表述为：波长为λ的平面入射波入射到间距为d 的晶面族上，掠射角为θ，当满足条件)3,2,1(sin 2 ==k k d λθ时形成衍射极大，衍射线在所考虑的晶面反射方向上。
3、 单缝衍射微波的夫琅禾费衍射的强度分布可由公式I=220/sin u u I计算，其中a a u λθπ/sin =为狭缝宽度，λ为微波波长。
4、 微波的迈克尔逊干涉实验如图接收喇叭图4 微波干涉示意图在微波前进方向上反之一个与传播方向成45度的半透射半反射的分束板和A （固定反射板）,B （移动反射板）两块反射板，分束板将入射波分成两列分别沿A,B 传播，两列波经分束板和并发生干涉，喇叭可给出干涉信号的强度指示。
微波的布拉格衍射（范文4篇）
微波的布拉格衍射（范文4篇）以下是网友分享的关于微波的布拉格衍射的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
《微波的布拉格衍射范文一》实验十、微波布拉格衍射实验目的1、了解与学习微波产生的基本原理以及传播和接收等基本特性。
2、观测模拟晶体的微波布拉格衍射现象。
实验仪器DHMS-1型微波光学综合实验仪一套，包括：三厘米微波信号源、固态微波震荡器、衰减器、隔离器、发射喇叭、接收喇叭、检波器、检波信号数显器、可旋转载物平台和支架，以及实验用附件（晶体模型、读数机构等）。
实验原理微波的产生微波波长从1m到0.1mm，其频率范围从300MHz～3000GHz，是无线电波中波长最短的电磁波。
微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直射传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右，因此用微波进行波动实验将比光学方法更简便和直观。
本实验装置由微波三厘米固态信号电源、固态微波震荡器、衰减器、发射喇叭、载物平台、接收喇叭、检波器、液晶显示器等组成。
（选件：简单立方交替模型等）图1 1 调谐杆 2 谐振腔3输出孔 4 体效应管 5 偏压引线 6负载体效应振荡器经微波三厘米固态信号电源供电，使得体效应管内的载流子在半导体材料内运动，产生微波，经调谐杆调制到所要产生的频率。
产生的微波经过衰减器（可以调节输出功率）由发射喇叭向空间发射（发射信号电矢量的偏振方向垂直于水平面）。
微波碰到载物台上的选件，将在空间上重新分布。
接收喇叭通过短波导管与放在谐振腔中的检波二极管连接，可以检测微波在平面分布，检波二极管将微波转化为电信号，通过A/D转化，由液晶显示器显示。
模拟晶体的布拉格衍射实验布拉格衍射是用X射线研究微观晶体结构的一种方法。
因为X射线的波长与晶体的晶格常数同数量级，所以一般采用X射线研究微观晶体的结构。
微波迈克尔孙干涉与布拉格衍射实验.
实验13 微波迈克尔孙干涉与布拉格衍射实验目的：1、用迈克尔孙干涉的方法测量微波波长；2、了解布拉格衍射规律，用布拉格衍射实验测量模拟晶体的晶格参数。
实验内容：1、测量微波迈克尔孙干涉过程中可动反射板每次移动的位移值及对应的接收信号强度。
利用不同级的干涉极大或极小的位置根据公式求微波波长。
2、对模拟晶体的100晶面、110晶面，在不同衍射角观测微波对模拟晶体的布拉格衍射信号强度，并作出衍射信号强度随角度的变化曲线图，再利用曲线图确定衍射峰的位置（角度），然后根据布拉格方程计算出模拟晶体的晶格常数。
实验原理：1、微波迈克尔孙干涉实验迈克尔孙干涉实验的基本原理如下图。
在平面波前进的方向上放置成的半透射板。
由于该板的作用，入射波将分成两束，一束向板方向传播，另一束向板方向传播。
由于这两板起全反射板的作用，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。
如果这两个波的位相差为2π的整数倍，则干涉加强；如果位相差为π的奇数倍，则干涉减弱。
因此在板固定，板移动，当接收喇叭的表头从一次极大（或极小）变到又一次极大（或极小）时，板就移动的距离。
因此，有了这个距离，就可求得平面波的波长。
2、微波布拉格衍射实验晶格常数：晶体内的离子、原子或分子占据着点阵的结构，两相邻结点的距离就叫晶体的晶格常数。
在晶体衍射实验中，晶体是起着衍射光栅的作用。
我们可利用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位置的排列。
常用的X射线晶体衍射方法是布拉格衍射（如下图）：用波长λ的X射线射到间距为d的晶面上入射线与晶面的夹角（掠射角）为а，考虑到对称角度的散射线，则上下两相邻晶面散射X射线的光程差为。
显然使相邻晶面散射X射线发生干涉加强的条件是=nλ(n为整数)上述方程即是布拉格方程。
晶体模型图如下：实验装置：1、微波迈克尔孙干涉实验两喇叭口方向互成。
半透射板与两喇叭轴线互成，将移动板读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上，使其固定在底座上，再插上反射板，使固定反射板的法线与接收喇叭的轴线一致，可移动反射板的法线与发射喇叭轴线一致。
物理实验研究性报告
研究性报告院系：航空科学与工程学院学号：********姓名：**“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。
事实上晶体是起着衍射光栅的作用。
因此可以运用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互相位置的排列，以达成对晶体结构的了解。
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，观测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λ的平面波射到间距为a的晶面上，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）α，这时布拉格方程为nλ=2asinα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，由于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同样外，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，入射角取值范围最佳在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。
推荐-物理实验研究性报告
研究性报告院系：航空科学与工程学院学号： 39052719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λ的平面波射到间距为a的晶面上，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）α，这时布拉格方程为nλ=2asinα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φα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。
微波布拉格衍射实验
第*卷第*期中国海洋大学学报43（5）；001~005 2013年5月PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA jun,2013微波布拉格衍射摘要：本实验用一束微波代替X 射线，观察微波照射到人工制作的晶体模型时发生的衍射现象，并验证著名的布拉格公式。
通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验，加深对波动理论的理解。
本文对微波实验和布拉格衍射的原理、步骤、仪器进行了简要介绍，在此基础上用图表法，列表法及一元线性回归法进行数据处理和误差分析，并且在最后提出和验证了对于实验仪器方面的几点改进方案。
关键词：微波布拉格衍射；X射线；晶体结构分析；微波分光仪中图法分类号: O4-33文献标志码：A引言1913年英国物理学家布拉格父子研究X 射线在晶面上的反射时，得到了著名的布拉格公式，奠定了用X射线衍射对晶体结构分析的基础，并荣获了1915年的诺贝尔物理学奖。
衍射现象是所有波的共性，所以微波同样可以产生布拉格衍射。
微波的波长较x射线的波长长7个数量级，产生布拉格衍射的“晶格”也比X衍射晶格大7个数量级。
通过“放大了的晶体”¾模拟晶体研究微波的布拉格衍射现象，使我们可以更直观地观察布拉格衍射现象，认识波的本质，也可以帮助我们深入理解x射线的晶体衍射理论。
本实验用一束波长为3.202厘米的微波来代替x射线进行布拉格衍射的模拟实验。
实验原理晶体结构晶体中的原子按一定规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。
最简单的晶格是所谓的简单立方晶格，它由沿3个垂直方向x、y、z等距排列的格点所组成。
间距a称为晶格常数（如图所示）晶格在几何上的这种对称性也可以用晶面来描述。
把格点看成是排列在一层层平行的平面上，这些平面称为晶面，用晶面指数来标志。
确定晶面指数的具体办法如下：先找出晶面在3个晶格坐标轴上的截距，并处以晶格常数，再找出它们的倒数的最小整数比，就构成了该晶面的晶面指数。
一个格点可以沿不同方向组成晶面，如下图1给出了3中最常用的晶面：（100）面、（110）面、（111）面。
微波布拉衍射实验报告
微波布拉格(Bragg)衍射用微波代替光波做布拉格衍射实验，使得了解晶格结构对波的衍射更为直观，而且对晶体的各个不同平面族赋予了几何直观性。
本实验仿照射线通过晶体后的衍射，利用微波观察“放大了的晶体”——模拟晶体对波的衍射，并用这个装置可以测定模拟简单立方体晶体的晶格常数，并得到晶体平面族的衍射强度随衍射角变化的分布曲线。
一、实验原理1．布拉格定律1912年，布拉格根据晶体内部原子平面族对入射波的反射，推导出说明射线衍射效应的关系式。
（1）不论入射角取何种数值，在同一族中的由衍射中心阵列组成的每个单独的平面都起着平面镜的作用。
只有当反射角(即衍射角)等于入射角时，才有可能使反射波相互加强而产生最大强度。
在原子平面反射的情形下，角是入射束或反射束与该平面之间的夹角，不是通常光学中所指射线和平面法线之间的夹角。
（2）当一辐射束投向一族平面时，每一平面将反射一部分能量。
如图1所示，虚线相当于简单立方某一平面族，如果从和发出反射波同相(相长干涉)，则路程差θPQ=+QR2dsin必须等于波长的整数倍，即θ (1)2=ndλ=n,3,2,1sin路程长度NQT比MOS长了波长的整数倍，式中d是某一平面族相邻平行平面间的垂直距离。
图1 布拉格衍射示意图方程(1)就是布拉格定律，它决定晶体平行平面对波的衍射。
与对任何角度都能反射的平面镜不同，只有当取某些特殊数值时，才能满足布拉格定律，并产生相长干涉。
2、简立方晶体结构图2所示为一简单立方晶体的几族平面，可知在同一晶体中存在着不同值的平面族，当平面间距减小时，由于在平面单位面积上衍射中心数目的减小，使衍射波强度随着减小，即当减小时，反射变弱。
对于更复杂的晶体结构来说，这不是普遍正确的。
为了辨别不同的晶面，采用“晶面指数”(也称为密勒指数)表示。
设特定取向平面与三个坐标轴的截距分别为：z y x ,,(以三个方向上晶胞000,,c b a 为测量单位，对简单立方晶体000c b a ==)，如图2（）所示，2,4,3===z y x 的平面，求密勒指数时，取各值倒数，通分后，去掉分母，并加以括号()表示，具体做法如下：)436(126123124214131111===z y x 因此该平面的密勒指数()为(436)。
微波干涉与布拉格衍射实验目的
微波干涉与布拉格衍射实验目的微波干涉和布拉格衍射无线电波、光波、X光波等都是电磁波。
波长在1mm到1m范围的电磁波称为微波，其频率范围从300MHz～3000GHz，是无线电波中波长最短的电磁波。
微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直线传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右，因此用微波进行波动实验将比光学方法更简便和直观。
本实验就是利用波长3cm左右的微波代替X射线对模拟晶体进行布拉格衍射，并用干涉法测量它的波长。
一、实验目的1. 了解与学习微波产生的基本原理以及传播和接收等基本特性；2. 观测微波干涉、衍射、偏振等实验现象；3. 观测模拟晶体的微波布拉格衍射现象；4. 通过迈克耳逊实验测量微波波长。
二、实验仪器DHMS-1型微波光学综合实验仪一套，包括：X波段微波信号源、微波发生器、发射喇叭、接收喇叭、微波检波器、检波信号数字显示器、可旋转载物平台和支架，以及实验用附件（反射板、分束板、单缝板、双缝板、晶体模型、读数机构等）。
图6-12-1 DHMS-1型微波光学综合实验仪三、实验原理1. 微波的产生和接收图 6-12-2 微波产生的原理框图实验使用的微波发生器是采用电调制方法实现的，优点是应用灵活，参数调配方便，适用于多种微波实验,其工作原理框图见图6-12-2。
微波发生器内部有一个电压可调控制的VCO，用于产生一个4.4GHz-5.2GHz的信号，它的输出频率可以随输入电压的不同作相应改变，经过滤波器后取二次谐波8.8GHz-9.8GHz，经过衰减器作适当的衰减后，再放大，经过隔离器后，通过探针输出至波导口，再通过E面天线发射出去。
接收部分采用检波/数显一体化设计。
由E 面喇叭天线接收微波信号，传给高灵敏度的检波管后转化为电信号，通过穿心电容送出检波电压，再通过A/D 转换，由液晶显示器显示微波相对强度。
微波实验和布拉格衍射
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，利用微波在模拟晶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，微波的夫琅禾费衍射的强度分布式，可由下式计算：220=sin /I I u u θ其中 错误!未找到引用源。
sin /ua πθλ，a 是狭缝宽度，错误!未找到引用源。
是微波波长。
当21sin ,0,1, 2 (2)k a k θλ时为衍射的极大。
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，由两缝发出的次波是干涉波，因此金属板的背面空间中，将产生干涉现象设缝宽为 a,，两缝间距为b ，则利用光学的双缝衍射的结果得到1=sinKa bλϕ，K=0、1、2...分别为中央极大，一级极大，二级极大...121=sin2K a bλϕ，K=1,2,3...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 的相邻两个晶面反射的两束波的程差为2dsin θ ，θ为入射波与晶面的折射角，显然，只有满足下列条件的θ，即2sin d k θλ ，k =1，2，3…才能形成干涉极大，上式称为晶体衍射的布拉格条件。
布拉格衍射示意图【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），分束板等组成。
【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。
IOϕ（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，把单缝的底座固定在载物台上。
（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90μA ，记下衰减器和电表的读数。
微波实验和布拉格衍射研究性实验报告
基础物理实验研究性报告微波实验和布拉格衍射对单缝衍射实验中产生实验误差的因素分析研究和理论上改进To Produce Experimental Error Factors in the single-slit Diffraction Experiment Analysis and Theoretical Improvements第一作者：杨旭波学号：14141085院系：可靠性与系统工程学院第二作者：张令学号：14051051院系：航空科学与工程学院第三作者：汪锴学号：14101057院系：生物与医学工程学院目录摘要 (3)关键词 (3)实验目的 (3)实验原理 (3)实验仪器 (7)实验内容................................................................................ .. (7)实验数据记录及处理............ . (9)产生实验误差的因素分析研究和改进 (14)实验操作技巧以及感想........................................................................... (17)参考文献.............................................................. ............................................. (17)老师签字数据.............................................................. . (18)摘要本文主要对引起单缝衍射实验的实验误差进行全面的误差理论分析研究，并探讨怎样将实验误差最大程度减小，得到一个误差相对较小的实验数据。
其中包含了单缝衍射板的海绵面与金属面的朝向进行分析，通过数据分析不同面面对接收喇叭时的实验结果；其次，理论分析发射喇叭张角引起的奇异峰；最后，对一些实验仪器提出了些许改进意见等。
关于对布拉格衍射实验的改进方法的研究性报告
北京航空航天大学基础物理实验研究性报告姓名：第一作者：白超平（39141111）第二作者：张丹群（39141213）任课教师：张淼关于对布拉格衍射实验的改进方法的研究性报告一、 摘要该报告列举了一些布拉格衍射实验中存在的可能影响实验准确度的问题并对这些问题提出了一些改进措施。
在进行布拉格衍射实验中我们在很多方面对仪器和设备进行了观察，总结了实验中自己遇到的困难，分析了可能造成误差仪器方面的原因，并想到了诸如改变发出信号频率、选频等减少误差和干扰的方法，在实验中有一定的可行性，同时我们对实验中一些现象进行了定性或定量的分析，加深了对实验的理解。
二、 实验原理电磁波与微波：电磁波可按波长分为长波、中波、短波、超短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线等等。
X 射线波长范围为1510-~710-m ，而晶体的晶格常数约为1010-m ，它正好落在X 射线的波长范围内，因此常用晶体对X 光的衍射来研究晶体的结构，著名的布拉格公式也由X 射线在晶面上的反射而来。
但X 光衍射仪价格昂贵且使用不便，所以本实验中采用波长约3cm 的微波代替X 射线，用人工制作的晶格常数为4cm 左右的晶体模型来模拟晶体衍射现象。
晶体结构：晶体中的原子按一定规律形成高度规则的空间排列叫做晶格。
最简单的晶格是立方晶格，它由3个垂直方向x 、y 、z 等距排列的格点所组成。
间距a 称为晶格常数，把格点看成在排列在一层层平行平面上，这些平面称为晶面。
在立方晶格中最常见的晶面有（100）面、（110）面和（111）面。
对晶面指数为（b 、c 、d ）的晶面族，其相邻两个晶面的间距为d =布拉格衍射：在电磁波的照射下，晶体中发生与光栅衍射很相似的衍射现象，晶格的格点与狭缝相当，都是衍射单元，而与光栅常数相当的则是晶体的晶格常数a 。
但晶体是三维的，所以将衍射问题的处理分为两步：先处理一个晶面中多格点间的点间干涉，再处理不同晶面间的面间干涉。
布拉格衍射实验与结果分析
布拉格衍射实验与结果分析在材料科学与物理学领域中，布拉格衍射实验是一种广泛应用的技术，通过这种实验方法可以分析晶体结构和物质的性质。
本文将介绍布拉格衍射实验的基本原理、实验过程以及结果分析。
布拉格衍射原理布拉格衍射是由物理学家威廉·亨利·布拉格在1913年提出的一种衍射现象。
当入射X射线或中子束照射到晶体上时，晶体中的原子排列会引起入射束的衍射，形成一系列衍射峰。
这些衍射峰的位置和强度可以提供关于晶体结构的重要信息。
布拉格衍射实验步骤1.准备晶体样品：首先需要获得适合进行布拉格衍射实验的晶体样品，通常是单晶或多晶样品。
2.设置X射线或中子束：将X射线或中子束照射到晶体样品上，选择合适的入射角度和波长。
3.检测衍射信号：利用衍射仪器检测并记录晶体样品上的衍射信号。
4.数据分析：对衍射信号进行处理和分析，确定衍射峰的位置和强度。
5.结果解释：根据得到的衍射图谱，可以推断出晶体的结构信息。
布拉格衍射结果分析通过布拉格衍射实验得到的数据可以提供丰富的信息，包括晶格常数、晶体结构、结晶品质等方面的性质。
根据衍射峰的位置和强度，可以进行以下结果分析：1.晶格常数计算：利用布拉格公式和衍射峰的位置信息，可以计算出晶格常数，这是晶体结构分析的基础参数。
2.晶体结构分析：通过衍射峰的位置和相对强度，可以确定晶体的空间对称性和原子排列方式，进而确定晶体结构。
3.晶体缺陷检测：衍射实验还可以用于检测晶体中的缺陷或杂质，通过衍射峰的形状和位置可以分析晶体缺陷的性质和分布。
4.应变分析：布拉格衍射实验还可以用于测量材料中的应变情况，通过衍射峰的偏移可以推断晶格的应变程度和类型。
结论布拉格衍射实验是一种有效的方法，可以用于分析晶体结构和物质性质。
通过实验数据的分析，可以得到丰富的结构信息，有助于深入理解材料的性质和行为。
进一步的研究可以将布拉格衍射技术应用于更广泛的领域，促进材料科学和物理学的发展。
布拉格衍射实验与结果分析
布拉格衍射实验与结果分析布拉格衍射是物理学中一项重要实验，通过该实验可以研究晶体结构以及材料的衍射性质。
本文将介绍布拉格衍射实验的基本原理、实验步骤以及结果分析。
布拉格衍射实验原理布拉格衍射实验是基于X射线衍射原理的。
当X射线入射到晶体表面时，晶体中的原子会对X射线进行衍射，形成强度分布规律。
布拉格方程描述了晶体中原子排列结构和衍射现象之间的关系： \[ n\lambda = 2d\sin\theta \] 其中，n为衍射级数，$\\lambda$为X射线波长，d为晶面间距，$\\theta$为入射角。
布拉格衍射实验步骤1.样品制备：首先准备需要研究的晶体样品。
2.X射线衍射实验装置搭建：搭建X射线衍射仪，包括X射线管、样品架、衍射仪器等。
3.调整仪器：调整X射线管的电压和电流，调整样品架的位置和角度。
4.进行衍射测量：记录不同衍射级数的强度分布。
5.数据处理：根据实验数据进行计算和分析。
布拉格衍射实验结果分析通过布拉格衍射实验，可以得到晶体的衍射图样。
通过分析衍射图样的强度分布和衍射角度，可以得到晶体的晶面间距和原子排列规律。
实验结果解释：根据布拉格方程，可以确定晶面间距d，从而推断晶体的晶格结构。
实验误差分析：实验中可能存在仪器误差、样品制备误差等，需要考虑这些误差对结果的影响。
结果应用：布拉格衍射实验在材料科学、固体物理学等领域有着重要应用，可以帮助研究材料的晶体结构和性质。
结论布拉格衍射实验是一种重要的实验方法，通过该实验可以深入研究晶体结构和衍射现象。
实验结果分析可以为材料科学和固体物理学的研究提供重要线索和数据支持。
布拉格衍射实验报告
布拉格衍射实验报告布拉格衍射实验报告引言：布拉格衍射实验是物理学中一项重要的实验，它通过研究光的衍射现象，揭示了物质的晶体结构和波粒二象性的奥秘。
本报告将介绍布拉格衍射实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨其在科学研究和技术应用中的重要性。
一、实验原理布拉格衍射实验基于光的波动性和晶体的周期性结构。
当入射光线照射到晶体表面时，会发生衍射现象，即光波在晶体中发生弯曲和干涉。
根据布拉格定律，入射光线与晶体晶面之间的夹角和入射波长决定了衍射的角度和强度。
二、实验装置布拉格衍射实验需要使用光源、晶体样品和探测器。
光源可以是激光器或单色光源，用于发射单色光线。
晶体样品通常为单晶体或多晶体，具有规则的晶格结构。
探测器用于测量衍射光的强度和角度。
三、实验步骤1. 将光源对准晶体样品，并调整光源和样品之间的距离，使得入射光线垂直照射到样品表面。
2. 调整入射光的波长和晶体样品的角度，以观察到衍射光的出射。
3. 使用探测器测量不同角度下的衍射光强度，并记录下来。
4. 根据测量结果绘制衍射图谱，分析衍射峰的位置和强度。
四、实验结果在实验中，我们使用了激光器作为光源，单晶硅样品作为晶体样品。
通过调整激光器的波长和样品的角度，我们观察到了明显的衍射光。
使用探测器测量了不同角度下的衍射光强度，并绘制了衍射图谱。
衍射图谱显示出了一系列衍射峰，每个峰对应着不同的衍射角度。
根据布拉格定律，我们可以计算出晶格的间距。
通过进一步分析衍射图谱，我们可以获得晶体的结构信息，如晶格常数和晶面的取向。
五、实验意义布拉格衍射实验在科学研究和技术应用中具有重要意义。
首先，它为我们研究物质的晶体结构提供了一种直接的方法。
通过测量衍射图谱，我们可以确定晶体的晶格常数和晶面的取向，从而揭示物质的微观结构。
其次，布拉格衍射实验也在材料科学和纳米技术中得到广泛应用。
通过控制晶体的结构和晶格常数，我们可以改变材料的性质和功能，如调节光学、电子和磁性等特性。
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微波实验和布拉格衍射
一、摘要
本实验以布拉格衍射为研究对象，介绍了微波特性并简单介绍了实验原理和过程，对实验数据进行了处理，用一元线性回归和图示法进行分析并求不确定度，验证了布拉格衍射公式，加深了对实验原理的理解，并谈了实验的收获和体会。
二、实验目的
1、了解微波特点，学习微波器件的使用。
2、了解布拉格衍射原理，验证布拉格公式并测量微波波长。
3、通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验理解波动理论。
三、实验原理
1、微波简介
微波是一种特定波段的的电磁波，其波长在1mm~1m之间，频率为3⨯108 ~
3⨯1011Hz，它波长短，频率高，穿透性强的特点，并且具有似光性－直线传播，反射和折射。
产生微波需要采用微波谐振腔和微波电子管或微波晶体管。
2、布拉格衍射原理
在电磁波的照射下，晶体中每个格点上的原子或离子，其内部电子在外来电场的作用下做受迫振动，成为一个新的波源，向各方向发射电磁波，这些电磁波彼此相干，将在空间发生干涉。
干涉分为点间干涉和面间干涉
N
图5 布拉格衍射示意图
从间距为d 的相邻两个晶面反射的两束波的波程差为2d θsin ，θ为入射波与镜面的夹角，由图知θsin 2d R Q Q P =+，当满足公式
)3,2,1(s i n
2 ==k k d λθ 时，形成干涉极大上面的式子称为布拉格条件布拉格公式的完整表述为：波长为
λ的平面入射波入射到间距为d 的晶面族上，掠射角为θ，当满足条件
)3,2,1(sin 2 ==k k d λθ时形成衍射极大，衍射线在所考虑的晶面反射方向上。
3、 单缝衍射
微波的夫琅禾费衍射的强度分布可由公式
I=220/sin u u I
计算，其中a a u λθπ/sin =为狭缝宽度，λ为微波波长。
4、 微波的迈克尔逊干涉实验
如图
接收喇叭
图4 微波干涉示意图
在微波前进方向上反之一个与传播方向成45度的半透射半反射的分束板和A （固定反射板）,B （移动反射板）两块反射板，分束板将入射波分成两列分别沿A,B 传播，两列波经分束板和并发生干涉，喇叭可给出干涉信号的强度指示。
若A 固定，B 可动，则B 在移动中从一次极小变成另一次极小时B 移动过的距离为 λ∕2。
四、实验步骤
1、 验证布拉格衍射公式
⑴、估算理论值，已知晶格常数a和微波波长λ，算出（100）和（110）面的
衍射极大时的入射角β。
⑵、调整仪器，使微波分光仪发射喇叭和接收喇叭对正（转动接收喇叭微安表
示数最大），梳理立方体模型，使形成方形点阵。
⑶、测量峰值入射角，安放模型，使所选取的晶面的法线与载物盘 0度重合，
此时发射臂方向指针读书为入射角，当接收臂转至指向0度线另一侧的相同刻度时，反射角等于入射角，改变入射角，找到反射角等于入射角而且电流最大处的入射角β。
对其取平均值，计算出微波波长（晶格常数
a=4.00cm）.
2﹑单缝衍射实验
调整单缝宽度为70mm，使狭缝所在平面与入射方向垂直，单缝衍射装置的另一侧贴有微波吸波材料，使接受臂指向载物台的0刻度线，打开电源调节衰减器使接受电表的指示略小于满度，记录衰减器和电表的读数，每隔2度记下一次接收信号的大小。
3﹑迈克尔逊干涉
安装并调节好迈克尔逊干涉仪，转动丝杠使B板的位置从一端移动到另一端，观察电表接收信号一次记录干涉极大和干涉极小时板的位置x。
五、实验仪器
微波分光仪
六、数据处理
(一)、1、验证布拉格衍射公式
实验原始数据：
由k1=1,k2=2,d=a=4*10-2m,λ=32.02*10-3m,带入
2dcosβ=kλ (k=1,2,3,4……)得
β1=66.4°, β2=36.8° (理论值)
对于晶面(110):
由-2m,λ=32.02*10-3m,带入
2dcosβ=kλ (k=1,2,3,4……)得
β=55.5° (理论值)
误差分析：
此实验步骤主要是调节实验仪器得到数据，误差来源于仪器固有误差，调节仪器时的不到位操作以及读数时的偶然误差。
结论：
由以上数据可以看出，对于（100）晶面，当β分别等于68°和35.5°时达到衍射极强的位置，对于（110）晶面，当β等于58°时达到衍射极强位置。
又由于实验仪器在误差容许的范围之内，所以可以认为实验测量结果等于布拉格
条件的推到结果，即在β
1，β
2
，β处产生了极强，从而验证了布拉格衍射公式。
2、利用k=1的（110）晶面测定波长
由上面实验结果可以看出当β=58°时达到衍射极强位置，则由布拉格公式
2dcosβ=λ
又有
-2可以得到λ=30.00mm,有因为λ
标
=32.02mm,所以偏差η1=|λ-λ标|/λ标*100%=（30.00-32.02）/32.02*100%=6.4%
3、利用k=1的(100)晶面测定晶格常数
由上可得在β=68°，且k=1时达到衍射极强位置
则由2dcosβ=λ,且a=d=λ/2cosβ
带入β=68°，λ=λ
标
=32.02mm=32.02*10-3m得 a=4.27*10-2m=4.27cm
将a=4cm作为标准值，则偏差η
2
为
η2=|4.00-4.42|/4.00*100%=6.75%
（二）、单缝衍射实验
原始数据：
如图，以Y轴为Ι,X轴为
θ
由图可以看出θ
1
=-26°，
θ
2
=28°可以认为是衍射极限位置。
取θ=（|θ
1
|+
θ
2
）/2，又有a=70mm,代入公式λ=a*sin
θ得
λ=31.78mm,可取λ标=32.02mm
误差η%=|λ-λ
标|/λ
标
*100%=0.75%
（三）、迈克尔逊实验
原始数据：
当β移动过程中，喇叭接受信号从极小到另一次极小时，β移动距离为λ/2，
用一元线性回归法处理：设x n=x o+λ/2*n,则可以令x n为y，n为x,λ/2为b.
用计算器计算可得：
b=15.3575mm，r=1.001301
不确定度分析：
μa
μb=0.002887
所以μ(b)=
又λ=2b=32.8446mm,所以μ(λ)=2μ(b)=0.35846mm
所以由上可得λ+μ（λ）=（32.8+0.4）mm
=32.02，误差为：
可取λ
标
η%=（32,8-32.02）/32.02*100%=2.57%
七、实验小结及感想
微波实验的操作步骤很简单，只要按照规程一步一步来就很容易的出结果，但本实验对耐心要求很高，单缝衍射实验的数据要一组一组仔细做到位并认真记录数据，做迈克尔逊干涉实验时，很难判断喇叭所接受的信号是否达到极小值，所以调节时，必须细心观察信号的强弱变化，由于相邻两组实验仪器会干扰，所以可以将仪器斜置，或拿挡板遮挡。
最后用一元线性回归处理数据时，可以使用计算器输入数据，直接得到r, b，方便快捷。