基于MATLAB電子衍射實驗的動態仿真

汪友梅 余冬至

【中圖分類號】TG379 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）08-0162-01

1.電子衍射的動態仿真

為了使大家能更形象地了解各種因素對電子衍射圖案的影響，我們利用Matlab軟件開發一個電子衍射的動態仿真軟件。軟件的界面如圖1所示。

從圖中可看出，該軟件調節晶體的晶格參數、衍射管長度、加速電壓等，通調節這些參數的大小來得到不同衍射圖案。就圖像本身，可通過調節亮度，位置來改善圖案的顯示質量。如圖1（b）所示。

2.電子衍射的數據測量

電子衍射圓環直徑測量通常都是用游標卡尺直接在衍射屏上進行測量，這樣誤差會比較大。也可以先用電子干板或全色膠片在暗室條件下裝到儀器的照相盒內，待拍攝到衍射圖案后再取出，經過暗室顯影、定影、沖洗、晾干等一系列過程后才能由測量長度儀器來測量相應的衍射環直徑數據，最后根據相關條件才能算出實驗結果。此過程非常繁瑣，易出錯。為改善這現象，我們采用數碼相機直接拍攝衍射圖樣，或用CCD直接將衍射圖樣傳至電腦，然后用Matlab軟件來進行數據處理。

在電子衍射的動態仿真軟件中，通過菜單欄“文件”—“打開”選項可打開已獲取的電子衍射實驗的圖像，將圖像顯示于坐標框內。如圖2所示。

對衍射圖樣的直徑進行測量，自動測量或手動測量均可。我們以手動測量為例進行分析。點擊“手動測量”，將鼠標移動至衍射圓環邊界區，有十字光標跟隨，圖樣右邊處currentX（）和currentY（）顯示此時鼠標的位置坐標，如圖2（b）所示。點擊“手測停止”，結束手動測量。

我們也可以采用自動測量方式，點擊“自動測量”，程序即可完成衍射圖樣圓環直徑的自動，測量結果可通過菜單欄“查看”—“直徑測量數據”選項實現查看。

3.結論

用Matlab軟件來仿真電子衍射實驗，使整個實驗更直觀形象地呈現在學生面前，提高學習的積極性。同時還可以快速準確地處理實驗數據，并作圖，可以很方便地分析各種因素對實驗結果的影響。同時可以更方便于師生間的網絡交互討論，交流，提高實驗的效率和教學質量。

參考文獻：

[1]張偉風.近代物理實驗教程.開封：河南大學出版社，2009