CH7 布拉格衍射实验gzb20101102.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电磁场与微波技术实验七,布拉格衍射实验,2010.11,厦门大学电磁场与微波技术实验课程组,福建省精品课程,1,/15,回顾,单缝衍射,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。在缝后面出现的衍射波。,一级极小值：,一级极大值：,单缝衍射波光强分布,2,实验目的,了解布拉格衍射测试的基本原理；,了解基本晶体的结构，测试不同晶面对电磁波的反射现象；,观察晶格常数对波长的敏感性。,3,相关介绍,什么是晶体？,具有空间点阵结构的固体就叫晶体。,固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。从外观很难区分一种固体属于哪一类别，那么怎样辨别晶体？,用,X,光技术对固体进行结构分析，以了解类别、结构等信息,4,相关介绍,立方晶系,简单立方,体心立方,面心立方,在立方晶系中，晶胞的晶轴长短相等，并且晶轴互成直角。,晶轴,晶格常数,即：两相邻结点的距离。约在,10,8,厘米的数量级。,5,相关介绍,晶面定义：这里采用的是一种叫,Miller,方法,的晶面定义方法。就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数（相当于坐标）的倒数的互质整数比来标记。,比如：某晶面的截数是,2,2,3,，那么,1/2:1/2:1/3=3:3:2,，该晶面指标就是,332,。,(,如果和任一个坐标轴平行，倒数记为,0),6,相关介绍,110,晶面,就是指平行于晶轴,z,，在,x,，,y,轴截长相等的晶面（相当于满足,x,y,C,的结点（,x,y,）所构成的面）,100,晶面,就是平行于,y,，,z,两个晶轴，在,x,轴截长为,C,的晶面。（相当于满足,x=C,的结点（,x,y,）所构成的面）,111,晶面,就是在,x,y,z,三个晶轴上的截长都相等的晶面。（相当于满足,x+y+z,=C,的结点（,x,y,）所构成的面）,7,实验原理,真实晶体具有自然外形和各向异性的性质，其离子、原子或分子的空间点阵排列决定了晶体的性质。,由于,X,射线的波长与晶体晶格属同一数量级，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位置排列，以达到对晶体结构的了解。,8,实验原理,本次实验用微波来等效代替,X,射线，用布拉格晶体箱来模拟晶体。这样等效后，由此观察从不同晶面上反射微波产生干涉应满足的条件：布拉格方程。,微波入射到晶面满足布拉格方程：,其中,a,为晶格常数,为入射角,90-,为掠射角,9,实验系统构建,布拉格衍射实验,模拟晶体部分,支架,10,实验步骤,系统布置类似反射实验，通道选择,（通道,1,）,和连线也与反射实验相同；,模拟晶体部分用尺子拨动小珠子，,使其上下左右为一方形点阵,，调整好后和支架一起安装在度盘上；,注意：晶面法线方向与分度盘上,0,度一致；,11,实验步骤,打开软件，选择子菜单和采集点数、通道后，逆时针匀速转动圆盘改变入射角,（入射角取值范围以,30,70,度为宜）,，再顺时针匀速转动活动臂，记录反射角处的数据。,按照不同的入射角和相应的反射角分别记录电压值，即可绘制出布拉格衍射曲线,注意：软件设计可能与实验原理所要求的步骤冲突，故软件仅用来读点。,12,实验内容,将晶格点阵模型设置为简单立方，测量其晶格常数,a,，并调整微波信号源的波长为适当的数值；,测试简单立方体的,100,晶面、,110,晶面对电电磁波的衍射曲线，并记录实验数据；,改变晶格常数，或改变信号源的波长，观察实验曲线的变化情况。,13,实验报告要求,画出立方晶系的几种基本结构；,记录并绘出在不同波长情况下所测得的电磁波衍射曲线；,请问在改变晶格常数或者波长后，衍射峰会如何变化（特别是高次衍射峰的变化情况）。,14,谢谢！,B,15,