基于微波分光仪系列实验
微波光学实验 实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼503实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压实验题目：微波光学实验实验仪器：（注明规格和型号）微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板实验目的：1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验.2.验证反射规律3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长4.测量并验证单缝衍射的规律5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数实验原理简述：1.反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
2.迈克尔孙干涉实验在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。
3.单缝衍射实验如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。
4. 微波布拉格衍射实验当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射实验步骤简述： 1. 反射实验1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置.1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上,1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度.1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录.2. 迈克尔孙干涉实验2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜.2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置.2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值.3. 单缝衍射实验3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直,3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.由于本实验的单缝衍射版的最小值,衍射角度不能过大,同时考虑到第一级衍射极大值的强度比中央极大值的强度弱很多,隐刺将本实验分成两段,第一段从-30°~30°,第二段从30°~50°.3.3 画出两段的I-φ试验曲线图,根据微波波长和缝宽,算出第一级极小和一级极大的衍射角与曲线上求得的结果进行比较4.微波布拉格衍射实验4.1 用微波代替X射线验证布拉格公式,必须制作一个模拟晶体,使晶格常熟略大于微波波长.模拟晶体是由直径10mm的金属球做成的立方晶体模型,相邻球距为40mm,这些金属球就相当于晶体点阵中的粒子,实验时,将模拟晶体放在分度小平台上.4.2 首先令分度小平台指示在0°位置,这样晶体(100)面与发射臂平行,固定臂指针指示的是入射角;活动臂指针指示的是经晶体(100)面反射的微波的反射角.4.3 转动分度小平台,改变微波的掠射角,掠射角的测量范围15°~35°,45°~60°,保证散射角与掠射角相等,分度小平台每次转动1°,读取接收检波电流I值,再绘出I-θ曲线图.从实验曲线上求出极大值θ角大小,然后与理论公式计算出来的衍射角相比较(取K=1,d=40mm,λ=32.02mm),计算其偏离程度,并分析其原因原始数据、数据处理及误差计算：从上面的实验数据看出，微波的入射角θin和反射角θout在误差允许的范围内可认为是相等的，少数的偏差可能是由于微波易受外界干扰所致。
微波分光仪实验文分析解析
微波分光仪摘要：微波和光都是电磁波，都具有波动这一共性。
能产生反射、折射、绕射、干涉、偏振以及能量传递等现象。
微波分光仪正是充分利用了微波的这一通性，模仿光学实验的基本方法，开展了几个极有意义的实验，以加深对微波及微波系统的理解。
关键词：微波 电磁波 波动 实验 微波系统 作者： 学号： 单位： 一、前言随着现代通信技术的迅猛发展，了解电磁波传播特性、现代射频电路及其器件的设计方法已经成为电子工程和通信工程领域的一个重要环节。
微波在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断、国防工业的国民经济的各个方面都有十分广泛的应用。
研究微波，了解它的特性具有十分重要的意义。
二、实验目的1.了解微波光学系统和微波的特性（反射、折射、偏振、干涉），学习微波器件的使用。
2.了解迈克尔逊干涉仪、法布里-贝罗干涉仪等工作原理，计算微波波长。
三、实验原理简介1.系统初步认识2.反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射。
本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
3.驻波测量波长实验微波喇叭既能接收微波，同时它也会反射微波，因此发射器发射的微波在发射喇叭和接收喇叭之间来回反射，振幅逐渐减小。
当发射源距接收检波点之间的距离等于n λ/2时（n 为整数，λ为波长），经多次反射的微波与最初发射的波同相，此时信号振幅最大，电流表读数最大。
2λNd =∆，（d ∆表示发射器不动时接收器移动的距离，N 为出现接收到信号幅度最大值的次数）3.棱镜折射实验通常电磁波在某种均匀媒质中是以匀速直线传播的，在不同媒质中由于媒质的密度不同，其传播的速度也不同，速度与密度成反比。
所以，当它通过两种媒质的分界面时，传播方向就会改变，如下图所示，这称为波的折射。
它遵循折射定律（或称为斯涅耳定律）2211sin sin θθn n =4.偏振实验本信号源输出的电磁波经喇叭后电场矢量方向是与喇叭的宽边垂直的，相应磁场矢量是与喇叭的宽边平行的，垂直极化。
微波分光实验报告
微波分光实验报告
一、实验目的
本次实验的目的主要是熟悉和掌握微波分光仪的使用方法，掌握微波分光分析仪表达谱特征，熟悉微波分光光谱分析中峰面积与浓度的关系等。
二、实验原理
微波分光光谱是根据分子中原子、分子或离子因其分子结构不同而具有不同频率的基本振动而发出的光谱，而分子辐射在不同微波频率下的吸收信号的强度，就可以反映出分子的结构信息，从而可以用来定量测定物质的含量。
三、实验装置
本次实验使用的设备主要有微波分光仪、液相喷雾装置、仪器控制软件等。
四、实验方法
1.准备实验样品：把样品稀释至痕量级，利用液相喷雾装置将其转换为气态。
2.微波分光仪校准：打开仪器，用空白样准备软件进行谱线校准。
3.测定吸收信号：将样品分析组装放如到微波分光仪中，控制软件进行操作，根据波长选择区间，测定出样品吸收信号。
4.数据分析：利用仪器控制软件进行数据分析，计算出每个峰的面积，从而得出样品含量的大小。
五、实验结果
实验结果表明，在相同条件下，样品中不同物质的吸收信号强度与其物质的含量有相关性，随着样品中物质含量增加，其吸收信号强度也增加。
六、实验意义
通过本次实验，可以使学生熟悉和掌握微波分光仪的使用方法，熟悉微波分光光谱分析技术，实现快速、准确的物质的定量检测和定性分析。
微波光学实验报告
实验时间：2023年X月X日实验地点：微波光学实验室实验者：XXX一、实验目的1. 了解微波光学的基本原理和实验方法；2. 掌握微波分光仪的使用方法；3. 熟悉微波干涉现象，并验证干涉规律；4. 研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
二、实验原理1. 微波光学是研究电磁波在传播过程中与物质相互作用规律的一门学科。
微波光学实验通常采用电磁波分光仪、透镜、波导等元件，研究微波的干涉、衍射、折射等现象。
2. 微波干涉现象是指两束相干微波相遇时，产生的加强或减弱现象。
实验中，利用微波分光仪产生两束相干微波，通过干涉条纹的观察和分析，验证干涉规律。
3. 微波透镜是一种利用电磁波聚焦原理制成的光学元件。
实验中，通过研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
三、实验仪器与设备1. 微波分光仪：用于产生两束相干微波；2. 透镜：用于研究微波的成像特性；3. 波导：用于微波的传输；4. 紫外线灯：用于产生干涉条纹；5. 移动台：用于调节微波光路；6. 光电传感器：用于测量干涉条纹。
四、实验步骤1. 连接微波分光仪，设置实验参数，产生两束相干微波；2. 将微波分光仪输出的两束微波分别引入波导，使微波在波导中传播；3. 将波导输出端引入透镜，观察透镜成像特性；4. 通过移动台调节微波光路，观察并记录干涉条纹；5. 改变实验参数，分析微波干涉现象和透镜成像特性。
五、实验结果与分析1. 实验中观察到明显的干涉条纹，验证了微波干涉规律；2. 通过改变实验参数，观察到微波透镜的成像特性，分析其成像原理；3. 实验结果表明，微波透镜具有聚焦和成像功能，成像质量与透镜参数和微波光路有关。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了微波光学的基本原理和实验方法；2. 熟悉了微波分光仪的使用方法，验证了微波干涉规律；3. 研究了微波透镜的成像特性，分析了其成像原理。
七、实验讨论1. 实验过程中，微波光路调节较为困难，需要精确控制微波的传播路径；2. 实验结果受实验环境和仪器精度的影响较大，需要进一步提高实验精度；3. 未来可进一步研究微波光学在通信、雷达等领域的应用。
单缝衍射实验
实验1单缝衍射实验1.1 实验设置的意义微波和光波都是电磁波，都具有波动这一共同性，即能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
因此用微波作光波波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的。
由于微波的波长比光波的波长在量级上差一万倍左右，因此用微波设备作波动实验比光学实验要更直观、方便和安全，所需要设备制造也较容易。
本实验就是用微波分光仪，演示电磁波遇到缝隙时，发生的单缝衍射现象。
1.2 实验目的1．了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验。
2．进一步认识电磁波的波动性，测量并验证单缝衍射现象的规律。
1.3 实验原理a图1 单缝衍射原理如图1，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强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。
在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为1Sin λα-=min φ ，其中λ是波长，a 是狭缝宽度。
两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为：132Sin λα-⎛⎫=∙ ⎪⎝⎭max φ实验仪器布置如图2，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。
转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。
这时调整信号电平使表头指示接近满度。
然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变20 读取 一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。
此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。
图2 单缝衍射仪器配置1.4 实验内容与测试1.4.1 实验仪器设备微波分光仪1.4.2 测量内容当设置电磁波入射到单缝衍射板上时，在接收天线上将检测到信号，通过改变接收天线的角度，得到接收微安表显示的数值。
工程电磁场微波分光仪实验2
工程电磁场微波分光仪实验2布拉格衍射实验本实验仿照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，即布拉格方程。
1.将演示晶体球应用领域模片分能上下左右沦为一方形图形；2.模拟晶体架放到小平台上时，使模拟晶体架晶面法线一致的刻度与度盘上的0刻度一致；3.晶体架晶面法线与入射线夹角为30度，活动臂与入射线为60度；4.逆时针转圆盘，改变入射角，一次转2度；5.逆时针转回活动臂，一次转回4度；6.记录电压表示数，直到入射线与活动臂成140度；7.绘制布拉格绕射曲线。
布拉格衍射曲线电流3035404550入射角55606570圆极化波左旋/右旋圆极化/左旋/右旋当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即为电场大小维持不变，方向随其时间变化，电场矢量末端的轨迹在旋转轴传播方向的平面上投影就是一个圆时，称作圆极化。
在电场的水平分量和垂直分量振幅成正比，增益差距90°或270°时，可以获得圆极化。
圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。
1.电磁辐射喇叭为圆锥喇叭（电磁波极化天线），发送喇叭为矩形喇叭；2.辐射喇叭旋转45度，使内部介质片与喇叭垂直轴线成45度角，理论上满足了圆极化波幅度相等的条件；3.观测字段示数，同时转动发送喇叭，如果当发送喇叭转动至任一角度时其示数基本一致，就同时实现了圆极化波；4.如果表头示数差别很大，调整辐射喇叭的角度，直到接收喇叭旋转到任意角度时表头示数基本一致。
5.根据圆极化波的左旋、右旋特性去推论左旋、右旋圆极化波。
圆极化波反射/折射本实验由于检验右旋圆极化波经过散射后沦为左旋圆极化波，而偏折步入另一媒质时仍为右旋圆极化波。
电磁辐射的右旋圆极化波必须用右旋圆极化天线发送，若用左旋圆极化波天线发送时，发送天线为零。
微波光学实验实验报告
实验时间：2023年3月15日实验地点：微波光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解微波分光仪的结构、原理及操作方法。
2. 掌握微波干涉、衍射等光学现象的基本原理。
3. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
4. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数。
二、实验原理1. 反射实验：当电磁波遇到反射板时，会发生反射现象。
反射角等于入射角，反射波与入射波同频率、同相位。
2. 单缝衍射实验：当电磁波通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
衍射条纹间距与狭缝宽度、入射波波长有关。
3. 布拉格衍射实验：当微波入射到晶格结构中时，会发生布拉格衍射现象。
衍射角与晶格间距、入射波波长有关。
三、实验仪器1. 微波分光仪2. 反射用金属板3. 玻璃板4. 单缝衍射板5. 模拟晶体6. 频率计7. 光电探测器四、实验步骤1. 将微波分光仪连接好，打开电源，预热10分钟。
2. 将反射用金属板放置在分光仪的入射端，调整角度，观察反射现象，记录反射角度。
3. 将单缝衍射板放置在分光仪的入射端，调整狭缝宽度，观察衍射现象，记录衍射条纹间距。
4. 将模拟晶体放置在分光仪的入射端，调整入射角度，观察布拉格衍射现象，记录衍射角。
5. 使用频率计测量入射波频率，并记录数据。
6. 使用光电探测器测量衍射光强，并记录数据。
五、实验数据及结果分析1. 反射实验：入射角为θ1，反射角为θ2，θ1=θ2。
2. 单缝衍射实验：狭缝宽度为a，入射波波长为λ，衍射条纹间距为Δx，Δx=λa/d，其中d为狭缝间距。
3. 布拉格衍射实验：晶格间距为d，入射波波长为λ，衍射角为θ，θ=2arcsin(λ/2d)。
4. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
六、实验总结本次实验成功完成了微波分光仪的使用、反射实验、单缝衍射实验以及布拉格衍射实验。
通过实验，我们了解了微波光学的基本原理，掌握了微波干涉、衍射等光学现象的基本规律，并验证了相关理论。
微波分光仪实验报告心得
微波分光仪实验报告心得这是我第一次做实验，做的是激光分光仪。
这是我第一次做实验，虽然说以前在学校里面学的也很多。
但是我觉得自己做的还是很有难度的。
因为光强的变化会影响仪器的性能。
虽然说激光分光仪能实现对激光发射光进行测量和控制，但是光强的变化会对仪器的精度造成影响。
而这次我们用超声波进行测量，可以对激光器信号进行有效控制，测量结果更加准确可靠。
而且超声波具有反射率小，传热效果好等优点，可以通过改变频率，在同一波长范围内对不同波长光通过相同角度进行测量，可以获得非常准确的结果。
所以这个实验我觉得很有意义。
下面我们一起来看看微波分光仪该如何使用？一、设备准备1、光栅：光源采用国产激光滤光片。
2、光学仪器有超声波、光学显微镜、激光干涉仪等。
3、计算机：能对光谱进行处理并实时显示。
4、通信接口：能与国内外各种通信设备进行联网。
5、温度计：可根据实验室的需要设计温度计。
6、实验设备：如超声波测温仪、光度计、超声波测厚仪等。
7、数据记录：每一次实验都有记录，以便后面进行分析检测时可以准确地找到问题所在。
8、参考样品：有测量光强与温度的仪器。
二、测量仪器仪器准备:1、精密仪器，如微波炉、电吹风、超声波发生器等；2、仪器用的仪器（如光电耦合器）和配套的实验用仪器；3、实验用的纸（如纸板);4、测试用的玻璃（如玻璃镜);5、其它辅助材料（如热敏电阻、热敏打印笔等）。
这些都不需要加热仪器。
可以直接测量仪器的输出信号，也可以选择自己喜欢的颜色来进行测量；但不管使用哪种测量仪器都需要预热机器；测量时保持距离过远会造成测量误差);测量完毕打开电吹风吹干仪器；检查仪器各部件是否完好；仪器内的各种传感器要定期检查；仪器的电源线不要和电源连在一起；检查开关是否处于正常状态；检查各指示灯是否亮起（如指示灯为红色);检查电源线是否存在漏电隐患；检查电磁波发射器（如可调功率发射、调频发射、调相位发射等）等；检查电源线路是否有损坏、断路、短路等情况；检查电源线有无异物；检查电器开关是否灵活可靠；仪器是否配备足够的水杯等；测量仪器要有记录和打印使用说明书；需要注意检测点在测试过程中可能出现一定误差。
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基于微波分光仪的系列实验一、实验目的、要求（1）了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验；（2）进一步认识电磁波的波动性，测量并验证反射、单缝衍射、偏振及布拉格衍射；等实验的规律。
（3）了解物理量相对测量的特点和研究方法，学习如何分析和消除系统误差。
学习如何利用实验理论，通过比较理论结果与实验结果得出实验结论的方法。
二、实验原理1、微波的反射如图1所示，一束微波从发射喇叭A 发出，射向金属板MN ，入射角为i ，由于微波的传播遵循反射定律，因此在反射方向的位置上，只有接收喇叭B 处在反射角i i ='时，接收到的微波强度最大，即反射角等于入射角。
图1 图22、微波的单缝衍射 微波的衍射原理与光波的衍射完全相同。
当一束微波入射到与波长可以比拟的狭缝时，它就要发生衍射现象如图2所示。
设微波波长为λ，狭缝宽度为a ，衍射角为ϕ，当λϕk a ±=sin ， ,3,2,1=k 时，在狭缝后面出现衍射波强度的极小值。
当2)12(sin λϕ+±=k a ， ,2,1,0=k 时，在狭缝后面出现衍射波强度的极大值。
（中间极大在0=k 处）。
3、波的偏振性微波在自由空间中传播的电磁波是横波，它的电场强度矢量E 与磁场强度矢量H 和波的传播方向S 永远成正交关系，它们的振动面方向总是保持不变，E 、H 、S 遵守坡印廷关系E ×H=S ，（如图3）。
如果E 在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波，在光学中也叫偏振波。
电磁场沿某一方向传播的能量有α2cos 的关系，这就是光学中的马吕斯定律，对于微波同样适用，即α20cos I I =，式中0I 为偏振波的强度，α是I 与0I 间的夹角。
图34、波的布拉格衍射任何的真实晶体，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有密切关系。
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晶格常数属于同一数量级。
实际上晶体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。
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应满足布拉格在1912年导出的X 射线衍射关系式——布拉格公式。
现对模拟立方晶体上的某一晶面加以分析，假设“原子”占据着点阵的结点，两相邻“原子”之间的距离为a （晶格常数），晶体内特定取向的平面密勒指数（l k h ,,）标记。
实线和虚线分别表示（100）和（110）晶面与水平某一晶面的交线。
当一束微波以θ角掠射到（100）晶面，一部分微波将为表层的“原子”所散射，其余部分的微波将为晶体内部各晶面上的“原子”所散射，各层晶面上“原子”散射的本质是因“原子”在微波电磁场胁迫下做与微波同频率的受迫震荡，然后向周围发出电磁子波，由图6知入射波束PA 和QB 分别受到表层“原子”A 和第二层“原子”B 的散射，散射束分别为AP 、和BQ 、，则PAP 、和QBQ 、的波程差δ为：θδsin 2d BD CB =+=，式中AB d =为晶面间距，对立方晶体a d =，显然波程差为入射波波长λ的整数倍时，即λθn d =sin 2，两列波相位相同，产生干涉极大值。
式中θ表示掠射角（入射线与晶面夹角），称为布拉格角；n 为整数，称为衍射级次。
同样可以证明，凡是在此掠射角被（100）各晶面散射的微波均为干涉加强。
上式就是著名的布拉格公式。
布拉格公式不仅对于（100）晶面族成立。
对于其它晶面族也成立，但晶面间距不同。
对于（110）晶面族2110ad =。
计算晶面间距的公式为： 222l k h ad hkl ++=实验中注意除了两喇叭的调整同反射实验一样外，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子上。
当把模拟晶体放到小平台上时，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0刻线一致。
为了避免两喇叭之间的波直接入射，入射角取值范围最好在30º到70º之间。
三、实验仪器成套微波分光仪如图4所示。
图4 微波分光仪序号名称数量1 分度转台 12 喇叭天线 23 可变衰减器 14 晶体检波器 15 检波指示器 16 视频电缆及微安表 17 反射板 28 单缝板 19 双缝板 110 半透射板 111 模拟晶体（模拟晶体及支架） 112 读数机构 113 支座 114 支柱 115 模片 116 说明书 117 装箱单 1三厘米固态振荡器发出的信号具有单一的波长（出厂时信号调在λ=32.02mm上），这种微波信号就相当于光学实验中要求的单色光束。
喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面是20º，E面是16º。
当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏损方向是垂直的。
可变衰减器用来改变微波信号幅度的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大。
晶体检波器可将微波信号变成直流信号或低频信号（当微波信号幅度用低频信号调制时）。
当以上这些元件连接时，各波导端应对齐。
如果连接不正确，则信号传输可能受破坏。
四、机械结构的安装与调整（参看图4）1．分光仪分度转台的安装与调整本仪器为了便于运输、包装，出厂包装时将分度转台做了必要的拆卸，用户在使用前需做如下安装与调整。
（l）基座（即喷漆的大圆盘）的安装：将Φ40.5的孔向上，将四个支脚按图安置在基座上。
（2）固定臂的安装：在包装箱中有固定臂取出，将固定臂头部的4个M5螺钉通过基座（即喷漆的大圆盘）。
四个沉孔拧入固定臂上并将指针摆正。
（3）活动臂的安装：将喷漆的大圆盘上的两个M3螺钉松开后，将活动臂上的三个M4螺钉拧紧，再把两个M3螺钉拧紧，使活动臂能自由旋转。
拧紧大头螺钉即可使活动臂固紧，松开大头螺钉即可使活动臂自由旋转。
（4）铝制支柱的安装：包装箱内有四根不同长度的铝制支柱，将其中最长的一根旋入固定臂螺孔中。
次长的一根旋入活动臂（即可水平摆动的臂）螺孔中。
次短的一根在做麦克尔逊干涉实验时再旋入基座的螺孔中，实验完成后随时取下。
最短的一根旋入读数机构中的滑行螺母上的螺孔中。
（5）发射和接收喇叭天线的安装：将发射喇叭天线通过上面的Ф10钢柱插入旋在固定臂上的铝制支柱的Φ10孔中，并大致使喇叭天线口对正工作平台中心（既刻有00～1800～00的圆盘）然后将铝制支柱上的大头螺钉拧紧。
将固态信号源的振荡器（带隔离器）用M4×8的螺钉固定在喇叭天线的短波导段上。
接收喇叭天线用4个M4×8的螺钉将检波器固定在一个可旋绕天线轴线旋转的波导段上。
（可变衰减器的安装可根据用户的使用习惯，将其接在发射喇叭天线和振荡器之间或接收喇叭天线与检波器之间。
）连接好后，通过波导段上的Φ10钢柱插入活动臂上铝制支柱的Φ10孔中，并大致使喇叭口对正工作平台中心，拧紧大头螺钉。
将微安表用它支架上的大头螺钉装在活动臂M4螺孔中，视频电缆的两端分别接在检波器插座上，和微安表背面的接线柱上。
（6）整机机械调整：首先旋转工作平台使0º刻线与固定臂上指针对正，再转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180º刻线上，然后将安装在基座上的滚花螺钉拧紧，使活动臂不易自动摆动（即锁紧）。
用一根细线绳，拉紧在发射，接收两个喇叭天线之间，先使喇叭天线上刻的短刻线（每个喇叭上和法兰上都有刻线）成一直线。
这可以细绳为准绳，通过水平转动两个天线的角度来实现。
然后，用一块反射板（本仪器所带的成套件）或一块大三角板垂直放在工作平台上，并使垂足通过工作平台中心。
此时，着细线是否正与反射板或三角板垂直平台平面的一边正好靠上（允许误差上2mm）。
如不符合规定要求，可重新调整固定臂的安装角度和指针，也可稍微摆动活动臂，使细线正与垂边靠上，然后调整活动臂上的指针位置，使其正指180º。
2．成套件的安装（1）模拟晶体的调整：出厂前初步做过调整，但由于运输振动铝制球会串动。
所以使用者在使用前需要调整。
晶格常教设计为4mm，成套件中备有一叉形（梳形）模片，利用模片分别上下一层层拨动铝球，使球进入叉槽中，即可调好。
（2）其它成套件的安装调整工作可在做各项实验时，用户根据后面所述的使用方法进行。
五、实验内容1．反射实验电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反对，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角，实验仪器布置如图5。
图5 反射实验仪器的布置图6 单缝衍射实验的仪器布置仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上。
指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的90º刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座（与支座上刻线对齐）拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。
反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。
而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90º刻度的一对刻线一致。
这时小平台上的0º刻度就与金属板的法线方向一致。
转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度该数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角.若此时表头指示太大或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。
做此项实验，入射角最好取30º至70º之间。
因为入射角太大接收喇叭有可能直接接受入射波。
做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。
具体步骤：（1）转动圆盘，使固定臂指针指向某一角度，即入射角。
然后转动活动臂，找到一个最大接收位置，这个位置所对应的角度为反射角。
（2）每隔5º做一次，记录所对应的位置。
（3）从左、右方向入射，各做一次，取平均值，验证反射定律。
表1 反射实验数据记录表格2．单缝衍射实验如图6，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强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。
在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为a Sin λϕ1-=，其中λ=32mm 是波长，a =70mm 是狭缝宽度。