微波光學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、1近代物理實(shí)驗(yàn)近代物理實(shí)驗(yàn)26 微波光學(xué)實(shí)驗(yàn)21907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予芝加哥大學(xué)的邁克爾遜以表彰他對(duì)光學(xué)精密儀器及用之于光譜學(xué)與計(jì)量學(xué)研究所作的貢獻(xiàn)。 背景介紹背景介紹邁克爾遜以畢生精力從事光速的精密測(cè)量。他發(fā)明了一種用以測(cè)定微小長(zhǎng)度、折射率和光波波長(zhǎng)的干涉儀邁克爾遜干涉儀，在研究光譜線方面起著重要的作用。1887年他與美國物理學(xué)家莫雷合作，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，否定了“以太”的存在，動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，為狹義相對(duì)論的建立鋪平了道路 31915年諾貝爾獎(jiǎng)授給W.H.布拉格和W.L.布拉格父子倆，以表彰他們?cè)诘慕艹鲇肵射線研究晶體結(jié)構(gòu)方面所作出貢獻(xiàn)。背景介紹背景介紹1912年，W.L.布拉格在德

2、國物理學(xué)家M.von勞厄發(fā)現(xiàn)X射線通過晶體產(chǎn)生衍射的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，1913年提出布拉格公式。他們父子二人研究出晶體結(jié)構(gòu)分析的方法，從理論及實(shí)驗(yàn)上證明了晶體結(jié)構(gòu)的周期性和幾何對(duì)稱性，奠定了X射線譜學(xué)及X射線結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)，從而為深入研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)開辟了可靠的途徑4實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)采用北京大華無線電儀器廠生產(chǎn)的DH926AB型微波分光儀，結(jié)構(gòu)圖如圖所示。 微波邁克爾遜干涉裝置圖微波邁克爾遜干涉裝置圖接收喇叭接收喇叭發(fā)射喇叭發(fā)射喇叭B移動(dòng)板移動(dòng)板A固定板固定板微波信號(hào)源微波信號(hào)源檢流計(jì)檢流計(jì)5實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理微波波長(zhǎng)通常劃定范圍為1mm-1m。眾所周知，邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)上是用

3、可見光來進(jìn)行的，而布拉格衍射則是英國物理學(xué)家布拉格父子用X射線在實(shí)際晶體中實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)驗(yàn)是上述兩個(gè)著名實(shí)驗(yàn)在微波領(lǐng)域的拓展，因此，通過該實(shí)驗(yàn)可以很直觀地理解邁克爾遜干涉和布拉格衍射實(shí)驗(yàn)。 6實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、微波邁克爾遜實(shí)驗(yàn)微波邁克爾遜實(shí)驗(yàn)的偶數(shù)倍：干涉加強(qiáng)的奇數(shù)倍：干涉減弱A固定反射板B可移反射板發(fā)射喇叭接收喇叭圖圖1、邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)原理圖、邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)原理圖A板固定，B板移動(dòng)，到接收喇叭電流計(jì)表頭從一次極小變到又一次極小時(shí)，則B板移動(dòng)/2的距離，由此可求得平面波的波長(zhǎng)接收喇叭接收到兩列同頻率、同振動(dòng)方向的微波，當(dāng)兩列波的位相差為：7實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、微波布拉格衍射實(shí)驗(yàn)相鄰晶面散射

4、X射線發(fā)生干涉加強(qiáng)的條件是 圖圖2、布拉格衍射實(shí)驗(yàn)原理圖、布拉格衍射實(shí)驗(yàn)原理圖布拉格晶體衍射原理如圖2所示ndsin281、測(cè)量微波邁克爾遜干涉過程中B板每次移動(dòng)的位移值及對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)強(qiáng)度，要求B板移動(dòng)每次以盡可能小（如1mm）的步長(zhǎng)移動(dòng)，但總移動(dòng)距離應(yīng)盡可能大，使干涉極大和極小出現(xiàn)的次數(shù)多些。然后用不同級(jí)的干涉極大或極小根據(jù)公式求微波波長(zhǎng)。2、在不同衍射角觀測(cè)微波對(duì)模擬晶體的布拉格衍射信號(hào)強(qiáng)度，并做出衍射信號(hào)強(qiáng)度隨角度的變化曲線圖，再利用圖確定衍射峰的位置（角度），然后根據(jù)布拉格方程計(jì)算出微波波長(zhǎng)或模擬晶體的晶格常數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容9最新進(jìn)展最新進(jìn)展1、為了改善以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體光電子器件的電學(xué)和光學(xué)特性，利用X射線雙晶衍射技術(shù)來檢測(cè)器件的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，以便予以控制和優(yōu)化。布拉格衍射效應(yīng)在半導(dǎo)體光電器件中的應(yīng)用與發(fā)展2、分布布拉格反射激光器分布布拉格反射激光器在半導(dǎo)體激光器內(nèi)部建立一個(gè)布拉格光柵結(jié)構(gòu)，用光柵代替激光器的腔面來分布式地反饋光。10最新進(jìn)展最新進(jìn)展3、可調(diào)波長(zhǎng)、可調(diào)波長(zhǎng)DFB/ DBR激光器激光器基本工作原理也是以布拉格衍射效應(yīng)為基礎(chǔ)，通過改變注入到布拉格光柵區(qū)的電流，(根據(jù)等離子體效應(yīng))使光柵區(qū)的