干涉衍射物理讲课视频级次的物理意义是?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-17 12:09 标签： 物理 声的衍射
布喇格衍射_百度百科
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布喇格衍射
若晶体是由某个晶面族A,B,C,…组成，其面间距为d，当射线以掠射角α投射到晶体时，晶面A上点阵的散射和晶面B、C等点阵的散射相互干涉，对于同一层的散射线，当散线与晶面间的夹角等于掠射角时，在这个方向上射线产生相长干涉，对于同一层的散射线，当散射线与晶面间的夹角等于掠射角时，在这个方向上射线产生相长干涉。而对于不同层的散射线，当光程差为波长的整数倍时，各个面的散射线相互加强，形成光强的极大，这即是晶体对射线的布拉格衍射。
布喇格衍射背景
对的决定于晶体的结构和入射波的，只要波长小于10- 8cm的入射波,就能在晶体中产生衍射。研究晶体结构常用手段有及电子衍射。x射线波长短，与晶体为同一数量级，但不易直接观察,微波具有电磁波的通性，可以代替x射线，但实际晶体的晶格常数约为10- 8cm，故不能对实际晶体产生衍射，可用模拟晶体来实现衍射。[1-2]
布喇格衍射布拉格衍射原理
晶体有规则的几何形状，晶体中原子按规则排列组成晶格，立方晶体为最简单的晶体，在立方体的每个顶角上均有一个原子，这些原子可看成处于不同的平面上，这些平面称为晶面；晶体是由许多等距、平行的晶面重复排列而成，这些晶面即组成了晶面族，晶面族用晶面指数表示为hkl，晶面指数的定义为原子所在平面在x、y、z三个坐标轴上的截距长度的倒数比化为三个最小的整数比，又称密勒指数。如图所示：晶面ABC的晶面指数为(233)。
立方晶系中晶面指数的表示
若晶体是由某个晶面族A,B,C,…组成，其面间距为d，当射线以掠射角α投射到晶体时，晶面A上点阵的散射和晶面B、C等点阵的散射相互干涉，对于同一层的散射线,当散线与晶面间的夹角等于掠射角时，在这个方向上射线产生相长干涉，对于同一层的散射线，当散射线与晶面间的夹角等于掠射角时，在这个方向上射线产生相长干涉。而对于不同层的散射线，当光程差为波长的整数倍时，各个面的散射线相互加强，形成光强的极大，这即是晶体对射线的布拉格衍射。(如图所示)
晶体的布拉格衍射
为入射线波长，n称衍射级次，为任意整数。sinα≤ 1，λ& 2d时产生衍射。[3]
布喇格衍射布拉格衍射仪器简介
布喇格衍射构造
(1)三厘米固态信号发生器和发射喇叭，可发出波长3.2cm的微波信号。
(2)立方模拟晶体,由75个铝球组成，晶格常数为4.0cm，其中25个铝球组成一方阵，相邻球间距离为4cm。
(3)接收喇叭和微安表，可将接收到的微波信号转变为直流信号，由微安表显示信号强弱，可读出电流值。
(4)工作平台圆盘上面刻度为:0°～ 180°，用作指示入射波与反射波的方向，以确定θ值。
(5)晶体支架，用于放置模拟晶体。
布喇格衍射仪器调整及测量
(1)旋转工作平台使0°刻线对正固定臂上的指针，转动活动臂的指针对正工作台上的180°刻线，然后将活动臂固定。取一根细绳拉紧在发射、接收两个喇叭天线之间，使其与两个喇叭天线上的短刻线成一直线，有时需要多次转动两个天线的角度才能调好。
(2)将一块反射板放在工作平台上，使其垂足通过工作平台中心，让细绳与反射板垂直，平台平面的一边刚好靠上(允许误差± 2mm)，(若不符合要求,应考虑固定臂的安装角度和指针位置，有时需重新安装固定臂和指针，也可稍微摆动活动臂)调整活动臂上的指针位置，使其正指180°。
(3)用叉形模片分别上下、左右一层层拨动模拟晶体架中的铝球，使球进入叉槽中，成为一方形点阵。
(4)将模拟晶体架上的中心孔插在支架上，再将支架中心插入与度盘中心一致的一个销子上，当把模拟晶体架放到小平台上时,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的0刻线一致，为避免两喇叭之间波的直接入射，入射角取值范围为：30°- 70°。实验时为了方便，测量入射线与晶面法线的夹角即入射角，因为当晶面的法线与度盘的0刻线一致时，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。
此时产生衍射的条件为：2dcosθ= nλ，θ：入射角，n：任意整数。
转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处(θ≥ 30°)，然后转动活动臂在微安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，若微安表头指示太大或太小可调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，直到微安表指示接近满量程,然后改变入射角每增加2°测量一次。[4]
陈星弼等编.固体物理导论.国防工业出版社.
康伟芳, 薛玉春, 刘帅. 布拉格衍射及其应用[J]. 大学物理实验, ):11-14.
量子物理学.伯克利物理教程第四卷.科学出版社
丁慎训等主编.物理实验教程.清华大学出版社
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一道关于光栅衍射的物理题,
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根据光栅方程d(sinθ+sinφ)=kλ,其中θ是入射角,φ是衍射角,d是光栅常数=1mm/500=2μm当垂直入射的时候θ=0,最大衍射级出现在衍射角φ=90处,此时sinφ最大=1(注意1A=0.1nm=0.1*10^-3μm)所以,所以k=d/λ=2μm/4000A=2μm/0.4μm=5所以最大衍射级为5,所以能看到0级,1,2,3,4,5级,-1,-2,-3,-4,-5级共11条条纹.当入射角为30的时候d(sinθ+sinφ)=kλ中θ=30（条纹干涉级次不在关于中心对称）,φ取90和-90这样公式变为d（1/2+1）=kλ此时k=3d/2λ=3*2μm/2*0.4μm=7.5,所以在正衍射级次上,有7,6,5,4,3,2,1,0取φ=-90的时候k=-d/2λ=-2μm/2*0.4=-2.5,所以在负衍射级次上,有-2,-1两条共有10条衍射条纹.
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楼主看来真是好学生，能够想到这一点已经不错了，不过你问的问题确实有点超过初中生所能理解的，你可以下课后问下你们的老师或者相关的专业人士进行咨询，在此，祝你学习进步，天天向上哦。
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