实验六 布拉格衍射实验

实验六布拉格衍射实验

一、实验目的

1、培养综合性设计电磁波实验方案的能力

2、验证电磁波的布拉格方程

二、实验设备

S426 型分光仪

三、实验原理

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 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。

仿照X 射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为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：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时为整数）（n ，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，这时布拉格方程即为nλ=2asinα。

四、实验内容及步骤

1、设计利用S426 型分光仪演示电磁波布拉格衍射现象的方案；

2、根据设计的方案，布置仪器，验证布拉格方程。

验证布拉格公式实验前，应该用间距均匀的梳形叉从上到下逐层检查晶格位置上的模拟铝球，使球进入叉槽中，形成方形点阵。模拟晶体架的中心孔插在支架上，支架插入与度

盘中心一致的销子上，同时使模拟晶体架下面小圆盘的某一条刻线与度盘上的0°刻线重合。由已知的晶格常数 a 和微波波长λ，并根据公式可以算出（100）面衍射极大的入射角β，测量估算值附近且满足入射角等于反射角条件β 与衍射强度I 的关系曲线，写出衍射极大的入射角与理论结果进行比较、分析与讨论。

五、实验数据

λ=32mm；a=4cm

由nλ=2aCOSθ得n=1时，θ=66.4º，n=2时，θ=36.8º，即

实际值与理论值相近，故有布拉格方程nλ=2asinα成立。

六、误差分析

本实验由于是用微波进行，所以在实验过程中易受到影响。使得显示器上读数会产生一定误差。而已其本身也存在误差因素，并且在操作过程中即旋转角度时不能那么精确。这些因素都会对实验结果造成一定误差。实际所测d，为用普通直尺估测而得，仅供参考。

七、心得体会

本实验操作较为简单，但在操作过程中需要仔细与耐心。由于微波极易受影响，实验过程中应距仪器较远读数稳定后记录。在调节入射角与反射角时应注意角度的度数，在实验中易因度数调错而造成实验数据的极大偏差。