微波天线实验报告 实验题目：布拉格衍射实验成 绩：
学生姓名：学 号：
指导教师：学院名称：
专业：年 级 ：
实验时间：年月日时分 实 验 室：
一、 实验目的
1、观察微波通过晶体模型的衍射现象。

2、验证电磁波的布拉格方程。

二、实验设备与仪器
DH926B 型微波分光仪，喇叭天线，DH1121B 型三厘米固态信号源，计算机
三、实验原理
微波布拉格衍射
本实验是仿照X 射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为的制作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，即当微波波长为λ的平面波入射到间距为a （晶格常数）的晶面上，入射角为θ，当满足条件θλaCos n 2=时（n 为整数），发生衍射，衍射线在所考虑的晶面反射线方向。

而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αλaSin n 2=。

我们这里采用入射线与晶面法线的夹角（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。

本实验使用的3cm 波长的微波和点阵常数为4cm 的简立方点阵模拟晶体，晶格格点上的粒子由小铝球组成，小铝球是微波的散射中心，能获得几个级次的反射，取决于所研究的平面族。

四、实验内容及步骤
1、按图1所示，连接仪器，调整系统。

图1 布拉格衍射实验的仪器布置
2、通过测量，及布拉格定律求出晶格常数。

（1）模拟晶体架下面圆盘的刻线要与模拟晶体（100）晶面的方向一致，并且指向度盘的0°刻度。

（2）测量（100）面衍射的一级与二级极大的掠射角1θ与2θ。

测角可以从20°
开始，旋转分度转台1°，记录一次微安表读数（注意：固定臂指针变化1°，旋转臂要在原位置基础上旋转2°）。

先测出一侧的1θ与2θ，再用同样方法测出
另一侧的1θ与2θ，取平均值。

（3）测量（110）晶面衍射的一级与二级极大的掠射角1θ与2θ，测角范围可在20°～60°区间，测量方法同（2）。

【注意】进行（100）、（110）面的测量，只要将模拟晶体架下圆盘刻度线分别调到指向0°和45°的位置即可。

（4）测量微波的波长
取下模拟晶体，把接收臂转动90°，按迈克尔逊干涉仪的形式装好平板玻璃分束器和铝板反射镜，并测量微波的波长，然后恢复微波衍射装置。

3、利用米尺直接测量各层中的球间距离，取平均，与上一项测量的“晶格常数”作比较。

五、实验数据处理
100面衍射图
110面衍射图
由实验数据可得，两侧发生衍射的角度大约在34°和65°附近。

根据布拉格方程
nλ=2aCOSθ，
将λ=32mm，a=40mm代入得：当n=1时，θ=66.42°；当n=2时，θ=36.87°.实验测得数据与理论计算值比较接近，可验证布拉格方程。

69°附近产生的峰值可能是由其他实验组影响造成的，不计入考虑。

由实验数据可得，发生衍射的角度大约在54°附近。

根据布拉格方程
nλ=2aCOSθ，
将λ=32mm，a=40mm代入得：当n=1时，θ=55.56°.实验测得数据与理论计算值比较接近，可验证布拉格方程。

六、思考题。