郑 航，吴奕初，杨 薇，刘海林,李美亚

(武汉大学 物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072)

不同晶体模型的微波布拉格衍射

郑 航，吴奕初，杨 薇，刘海林,李美亚

(武汉大学 物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072)

研究了不同晶体模型下布拉格衍射规律，讨论了简单立方(100)晶面微波衍射图出现2级衍射和3级衍射所需的条件. 将简单立方模型改造成四方模型，讨论了四方晶体模型的衍射峰随晶面间距的变化规律. 设计了体心和底心立方模型，并观察到了(100)晶面的消光现象. 采用有限点阵理论模拟计算结果也与实验测量数据一致.

微波;布拉格衍射;晶体模型;晶面间距

微波光学与布拉格衍射是近代物理实验的重要内容[1]. X射线布拉格衍射实验，技术含量高，自动化程度高，但也存在不足：成本高，学生的参与度低，对实验仪器各部件了解不足[2]. 而在微波布拉格衍射实验中，3 cm固态微波源易获取，模拟晶体结构可调节，整个仪器结构组成简单. 微波波长在0.001～1 m之间,X射线波长介于0.001～10 nm之间,微波的波长远大于X射线，用微波模拟X射线的布拉格衍射实验，可以得到肉眼可视的模拟晶格，即将现象从微观尺度放大到宏观尺度. 因此有利于学生对X射线在实际晶体布拉格衍射的了解和认知.

早在1981年天津大学的应广寿等[3]使用向量叠加的办法，推出了布拉格衍射峰的位置并解释了衍射图中次级峰出现的原因. 俞书乐等[4]制作了底心立方模型，观察到消光现象. 2006年起，可检索到国内刊物发表的微波单缝及布拉格衍射相关论文有十余篇，例如，文献[5]证明了入射波一定时衍射极大由晶面间距决定；……