关于“微波实验和布拉格衍射”的实验讨论与误差分析
北航•基础物理实验研究型实验报告_39192117_伍享享
③穿透性， 微波可以穿透地球周围的电离层而不被反射，不同于短波的反射 特性，可广泛用于宇宙通讯、卫星通信等方面。 ④量子特性，在微波波段，单个量子的能量约为 10-6~10-3eV，刚好处于原 子或分子发射或吸收的波长范围内。为研究原子和分子结构提供了有力的手段。
关于 “微波实验和布拉格衍射” 的实验讨论与误差分析
北航•物理科学与核能工程学院 39192117 伍享享
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北京航空航天大学
实
验
报
告
______________________________________________________________
d、 也相应的变动。如 变大，则 d 变大或β 变小。
普通实验室温度、空气等因素对实验的影响，如影响微波的传播方向，速度 等。 2、单缝衍射实验 （1）原始数据 度数 （o ） 0 99 2 97 4 97 6 95 8 82 10 64 12 50 14 45 16 35
1 =arccos(
2 2 n3 4 / 12 12 02 2 2cm 对晶面（110）面 d a / n12 n2
arccos(
结果对比
k 1 32.02mm ) arccos （ ）=55.5o 2d 2 2 2 10mm
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（2）数据处理 1 估算理论值 ○
由上表， 1
i 1
4
1i
4
69.0o +69.5o +67.0o +67.0o =68.1o 4
2
i #43;39.5o +37.5o +35.5o =38.4o 4
56.5o +56.5o =56.5o 2
由布拉格衍射公式
班 级 39192117 姓 名 伍 享 享 同 组 者 ___________ 日 期_ ___________ 评 分______________
试验名称：对“微波实验和布拉格衍射” 的实验讨论与误差分析
摘 要：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
绍，并对实验数据应用图表法、列表法和一元线性回归等方法进行 数据处理以及误差估算。通过分析实验室条件下误差产生的原因并 进行精确计算，探究微波实验和布拉格衍射的原理，验证布拉格公 式，深入理解实验，并说明实验的收获与感想。
3、单缝衍射 和声波、光波一样，微波的夫琅禾费单缝衍射的强度分布（如下图） ，可由 下式计算，即
I ( I 0 sin 2 u) / u 2
式中，u ( a sin ) / ， a 是狭缝的宽度， 是微波的波长。如果求出例如+1 级的强度为 零处所对应的角度 ，则 可按下式求出，即 a sin
则相对误差
标 31.22-32.02 1 0 0 % = 100%=2.5% 标 32.02
3 利用 k=1 的（100）晶面测定晶格常数 ○ 测得 由
1 6 8 .o 1
2d c o s
d a/
2 1
2 2 n 2 n 3 n / a 1 2 0 2 0 2 a
1
实验所测值 理论估算值 误差 分析：
2
38.4o 36.8o 1.6o
56.5o 55.5o 1.0o
68.1o 66.4o 1.7o
由上表可知， 实验所测值与理论估算值之间的误差为 1.0o ― 1.7o ，与其数据 本身相对误差较小， 在误差允许范围内，可以认为实验测量值证明了布拉格条件 的推导结果，验证了布拉格衍射公式。 2 利用 k=1 的（110）晶面测定波长 ○
实验目的：
1、进一步熟悉迈可尔逊干涉原理。 2、了解微波的布拉格衍射。 3、测量微波布拉格衍射的波长。
实验原理：
微波是电磁波频谱中极为重要的一个波段，波长在 1mm—1m 之间，即频率为 300GHz—300MHz。其特点为： ①波长短。具有直线传播和良好的反射特性，在通讯、雷达、导航等方面得 到广泛应用。 ②频率高。 周期和电子在电子管内部的电极间渡越时间相近，必须采用电磁 场和电磁波理论的方法来研究它。 低频中以集中参数表示的元件， 如电阻、 电容、 电感对微波已不适用， 要改用分布参数表征的波导管、 谐振腔等微波元件来代替。
= k（k=1）
k 1 32.02 10-1 cm ad = =4.29cm 2cos 2 cos 68.1o
已知 则相对误差
a标 = 4 . 0 0 c m
=
a a标 a标
4.29-4.00 100%= 100%=7.25% 4.00
（3）误差分析
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由上面计算分析知相对误差还是比较小的，在误差允许范围内，上面的实验 是比较准确的。可能的误差来源： 晶体模型的铝球并不是规则排列，间距可能不等。不规则的铝球间距使反射 的微波相互间发生干涉，使实验结果不准确。 仪器问题， 微波波长不是给定值。 由布拉格衍射公式 2d cos =k ， 变动，
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数据记录与处理
1、验证布拉格衍射公式 （1）原始数据 K=1, 1 （100）晶面 K=2, 2 K=1,
69.0o 41.0o
69.5o 39.5o
67.0o
67.0o
37.5o
35.5o
（110）晶面
56.5o
56.5o
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波而言，应有一系列的布拉格条件。可以证明，用这种方法(同时满足晶面上二 维点阵的 0 级衍射主极大和面间于涉的主极大条件)可以找到所有的三维布拉格 衍射的主极大位置。还应当指出，当入射波方向，晶体取向以及波长三者都固定 时， 不同取向的晶面一般不能都满足布拉格条件，甚至所有的晶面族都不能满足 布拉格条件．从而没有主极大。 为了观测到尽可能多的衍射极大以获得尽可能多的关于晶体结构的信息， 在 实际研究工作中，可以采用不同的办法：转动晶体，采用多品或粉末样品，以大 量取向不同的微小晶代替单晶，或者采用波长连续变化的 x 光代替单一波长的 x 光。在本实验中使用入射方向固定、波长单一的微波和“单晶”模型，采用转动 晶体模犁和接收喇叭的方法来研究布拉格衍射。
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主要步骤
1、验证布拉格衍射公式 （1）估算理论值 由 a 、 估算面衍射极大入射角 。 （2）调整仪器 调整仪器使发射喇叭和接收喇叭正对， 并使电流输出接近但不超过电流表的 满度，用间距均匀的梳形叉检查晶格位置上的模拟铝球。 （3）测量峰值入射角 转动模型使（100）面或（110）面的法线与载物台刻度盘 0o 重合，调整入 射角等于入射角，找到 ，测出各级衍射极大的入射角 。 根据已知晶格常数测波长。 根据已知波长测晶格常数 a 。 2、单缝衍射实验 调整单缝衍射板的缝宽， 转动载物台使其 180o 刻线与发射臂指针一致，放上 单缝衍射板，使狭缝所在平面与入射方向垂直。 转动接收臂使使其指针指向载物台 0o 刻线，打开振荡器电源并调节衰减器 使接收电表指示接近满度而略小于满度，记下读数，转动接收臂，每 2o 记一次。 3、迈克尔逊干涉实验 实验时使 B 板从一端移动到另一端， 同时观察电表接收信号的变化并依次记 下出现干涉极大和极小时 B 板的位置 X k 。
2d sin k
（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。
布拉格定律的完整表述是：波长为入的平面波人射到间距为 d 的晶面族上， 掠射角为 ，当满足条件 2d sin k 时形成衍射极大，衍射面在所考虑的晶面 的反射线方向。对一定的晶面而言，如果布拉格条件得到满足，就会在该晶面族 的特定方向产生一个衍射极大。只要从实验上测得衍射极大的方向角 (或 )， 并且知道波长 ，就可以从布拉格条件求出晶面间距 d，进而确定晶格常数 a； 反之，若已知晶格常数 a，则可求出波长 。 需要指出的是， 在晶体中可以画出许多可能的晶面， 例如前面提到的 （100） 、 （110） 、 （111）等。不同的晶面组有不同的取向和间隔，因此对确定方向的入射
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研究衍射问题最关心的是衍射强度分布的极值位置。对一维光栅的衍射，极 大位置由光栅方程给出：d sin k 。在三维的晶格衍射中，这个任务是这样分 解的： 先找到晶面上点间干涉的 0 级主极大位置，再讨论各不同晶面的 0 级衍射 线发生干涉极大的条件。 （1）点间干涉 电磁波入射到下图所示的晶面上，考虑由多个格点 A1A 2 „ B1B2 „ C1C2 „ 发出的子波间的相干叠加。 这个二维点阵衍射的 0 级主极强方向，应该符合沿此 方向所有的衍射线之间无程差。不难想见，无程差的条件应该是：入射线与衍射 线所在的平面与晶面垂直且衍射角等于入射角；换言之，二维点阵的 0 级主极强 方向是以晶面为镜面的反射线方向。 （2）面间干涉 如下图所示， 从间距为 d 的相邻两个晶面反射的两柬波的程差为 2d sin ， 为入射波与晶面的掠射角。显然，只有满足下列条件的 ，即
2d c o s
=， k（k=1,2,3„）
a =4.0cm
=32.02mm
2 2 n3 4 / 12 02 02 4cm 对晶面（100）面： d a / n12 n2
k 1 32.02mm )=arccos( )=66.4o 2d 2 4 10mm k 2 32.02mm 2 =arccos( )=arccos( )=36.82o 2d 2 4 10mm
大学物理实验微波综合特性研究实验报告
篇一：大学物理实验微波光学特性及布拉格衍射微波光学特性及布拉格衍射摘要：微波是一种特定波段的电磁波，其波长范围为1mm~1m。
它存在反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。
但因为它的波长、频率和能量具有特殊的量值，所以它所表现出的这些性质也具有特殊性。
用微波来仿真晶格衍射，发生明显衍射效应的晶格可以放大到宏观尺度（厘米量级）。
所以，本实验用一束3cm的微波代替x射线，观察微波照射到人工制作的晶体模型时的衍射现象，用来模拟发生在真实晶体上的布拉格衍射，并验证著名的布拉格公式。
该实验还利用了微波分光仪完成了微波的单缝衍射和微波迈克尔逊干涉实验。
该报告主要介绍了上述实验的原理，并进行了数据处理和误差分析，在最后还提出了一种实验仪器的改进方案。
关键字：微波光学特性布拉格衍射实验目的：1. 了解微波原理及微波分光的使用方法;2. 认识微波的光学性质，及基本测量方法。
实验仪器：体效应管微波发生器、微波分光计及其附件、微波发射天线、微波接收天线、检波器、微安表等。
实验原理微波波长从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。
微波是一种电磁波，它和其他电磁波如光波、x射线一样，在均匀介质中沿直线传播，都具有反射、折射、衍射、干涉和偏振等现象。
1、微波的反射实验微波的波长较一般电磁波短，相对于电磁波更具方向性，因此在传播过程中遇到障碍物，就会发生反射。
如当微波在传播过程中，碰到一金属板，则会发生反射，且同样遵循和光线一样的反射定律：即反射线在入射线与法线所决定的平面内，反射角等于入射角。
2、微波的单缝衍射实验当一平面微波入射到一宽度和微波波长可比拟的一狭缝时，在缝后就要发生如光波一般的衍射现象。
微博衍射与布拉格实验—研究报告性实验报告
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。
布拉格衍射实验和微波分光仪改进探究-北航物理实验研究性报告
北航物理实验研究性报告布拉格衍射实验和微波分光仪改进探究第一作者：学号：班级：第二作者：学号：班级：目录摘要 (3)一实验目的 (4)二实验原理 (4)三实验仪器 (7)四实验内容 (8)五、注意事项 (9)六、实验数据处理 (9)七．误差分析 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
八、实验改进 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
九实验总结与感想 .................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要本实验用一束波长为3.202cm 的微波代替 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。
关键字：微波的布拉格衍射单缝衍射迈克尔逊干涉晶体结构一 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的波长；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理解。
二 实验原理1. 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。
微博衍射和布拉格实验— 研究性实验报告
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。
专题论文微波布拉格衍射的探索
【1】《大学物理实验》牛原主编北京交通大学出版社
【2】《物理实验教程》丁慎训主编清华大学出版社
【3】王毓银·布拉格验证·北京：高等教育出版社，1992
【4】John M·Yarbrough（美）·李书浩·布拉格公式·北京：机械工业出版社，2000
关键词：微波布拉格衍射布拉格公式晶体
一、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。衍射是所有波的特性，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“晶体”也比X衍射晶格大7个数量级。通过“放大了的晶体”来模拟晶体研究微波的布拉格衍射现象，借助高精密测量仪器-迈克尔孙干涉仪，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了解X射线的晶体衍射理论。
2dsinmm123??其中d40cm23验证得出符合布拉格公式53110晶面族的衍射已知110一级极大值353251cm由布拉格公式得m12sin283cm晶格常数a40cm与实际值d40cm相符六实验结论对于给定的波长与缝宽成反比即在波前上对光束限制越大衍射场就越弥散衍射斑也就铺开得越宽与之相反
3
2
2
3
5
10
20
32
41
θ
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
ɪ/uA
48
46
38
26
18
12
6
5
4
5
5
图5 100晶面族ɪ-θ曲线
验证布拉格公式：2dsinθ=m (m=1,2,3,……)其中，d=4.0cm, =3.2cm
关于“微波实验和布拉格衍射”的实验讨论与误差分析
1、晶体结构 晶体中的院子按一定的规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。组成晶体 的原子可以看作处在晶体的晶面上， 而晶体的晶面有许多不同的取向。 如下图 （左） 为最简立方点阵，右方表示的就是一般最重要也是最常用的三种晶面。间距 a 称为晶格常数。右图三种晶面分别为（100）面、 （110）面、 （111）面，圆括号 中的三个数字称为晶面指数。一般而言，晶面指数为 n1n 2 n 3 的晶面族，其相邻
3、单缝衍射 和声波、光波一样，微波的夫琅禾费单缝衍射的强度分布（如下图） ，可由 下式计算，即
I ( I 0 sin 2 u) / u 2
式中，u ( a sin ) / ， a 是狭缝的宽度， 是微波的波长。如果求出例如+1 级的强度为 零处所对应的角度 ，则 可按下式求出，即 a sin
1
实验所测值 理论估算值 误差 分析：
2
38.4o 36.8o 1.6o
56.5o 55.5o 1.0o
68.1o 66.4o 1.7o
由上表可知， 实验所测值与理论估算值之间的误差为 1.0o ― 1.7o ，与其数据 本身相对误差较小， 在误差允许范围内，可以认为实验测量值证明了布拉格条件 的推导结果，验证了布拉格衍射公式。 2 利用 k=1 的（110）晶面测定波长 ○
关于微波实验和布拉格衍射的实验讨论与误差分析北航?物理科学与核能工程学院39192117伍享享北航?基础物理实验研究型实验报告39192117伍享享112北京航空航天大学实验报告试验名称对微波实验和布拉格衍射的实验讨论与误差分析摘要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绍并对实验数据应用图表法列表法和一元线性回归等方法进行数据处理以及误差估算
微波光学实验报告
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------微波光学实验报告微波光学实验报告一、实验目的与实验仪器 1.实验目的（1）学习一种测量微波波长的方法。
（2）观察微波的衍射现象并进行定量测量。
（3）测量微波的布拉格衍射强度分布。
2.实验仪器微波分光仪、分束玻璃板、固定和移动反射板、单缝板、双缝板、模拟晶体等。
二、实验原理（要求与提示：限 400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）微波是一种波长处于 1mm~1m 之间的电磁波，范围为3×102~3×105MHz 之间。
微波也具有衍射、干涉等性质。
1.用微波分光仪（迈克尔逊干涉仪）测微波波长用迈克尔逊干涉仪测波长光路图如上。
设微波波长为λ，若经 M1 和 M2 反射的两束波波程差为Δ，则当满足Δ = kλ（k = ±1，±2，…）时，两束波干涉加强，得到各级极大值；当满足Δ =（k + ）λ（k = 0，±1，±2，…）时，两束波干涉减弱，得到各级极小值。
1/ 13将反射板 M2 沿着微波传播的方向移动 d，则波程差改变了 2d. 若从某一极小值开始移动可动反射板 M2，使接收喇叭收经过 N 个极小值信号，即电流示数出现 N 个极小值，读出 M2 移动的总距离 L，则有：2L = N·λ从而λ=由此可见，只要测定金属板位置的该变量L 和出现接收到信号幅度最小值的次数 N，可以求出微波波长。
2.微波的单缝衍射实验当微波入射到宽度和其波长差不多的一个狭缝时，会发生衍射现象。
在狭缝后面的衍射屏上出现衍射波强度不均匀，中央最强且最宽，从中央向两边微波衍射强度迅速减小。
当θ = 0 时，衍射波强度最大，为中央零级极大；其他次级强所在位置为：asinθ = ±（k + ）λ（k = 1，2，…）暗条纹位置为：asinθ = kλ （k = ±1，±2，…）式中 a 为单缝的宽度。
实验13 微波迈克尔逊干涉与布拉格衍射
实验十三微波迈克尔逊干涉与布拉格衍射应物0903 蔡志骏u200910207张文杰u200910205一、实验目的1.用迈克尔孙干涉的方法测量微波的波长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常数。
二、实验原理1.微波迈克尔逊实验在平面波前进的方向上放置成45°的半透明板。
由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A板方向传播，另一束向B板方向传播。
由于AB 板起全反射板的作用，两列波就再次回到半透明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的整数陪。
则干涉加强：当位相差为π的奇数陪则干涉减弱。
因此在A 处放一固定板，让B处的反射板移动，当表头指示从一次极小（或极大）变到又一次极小（或极大）时，则B处的反射板就移动λ/2的距离。
因此有这个距离就可求得平面波的波长。
2.微波布拉格衍射实验1.晶体结构晶体中原子按一定规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。
最简单的晶格可以是所谓的简单立方晶格，它由沿三个方向x，y，z等距排列的格点所组成。
间距a称为晶格常数。
晶格在几何上的这种对称性也可用晶面来描述。
一个格点可以沿不同方向组成晶面，晶面取向不同，则晶面间距不同。
2.布拉格衍射晶体对电磁波的衍射是三维的衍射，处理三维衍射的办法是将其分解成两步走：第一步是处理一个晶面中多个格点之间的干涉（称为点间干涉）；第二步是处理不同晶面间的干涉（称为面间干涉）。
研究衍射问题最关心的是衍射强度分布的极值位置。
在三维的晶格衍射中，这个任务是这样分解的：先找到晶面上点间干涉的0级主极大位置，再讨论各不同晶面的0级衍射线发生干涉极大的条件。
三、实验装置1. 微波迈克尔逊实验使两喇叭口方向互成90°。
半透射板与两喇叭轴线互成45，将移动版B 读书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A ，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B 的法线与发射喇叭轴线一致。
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。