基于布儒斯特定律测折射率的实验仪器设计(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】记录这时滑块2和滑块3所指的载物台侧面的刻度,分别记为θ1、θ2。 由此可计算得到 将空气折射率取n1≈1,然后根据公式(1)来计算三棱镜的折射率n2。 在
记录这时滑块2和滑块3所指的载物台侧面的刻度,分别记为θ1、θ2。
由此可计算得到
将空气折射率取n1≈1,然后根据公式(1)来计算三棱镜的折射率n2。
在这里,三棱镜可以是透明材料也可以是不透明材料[13,15]。
3.2 其他形状固体材料折射率的测量
如果固体材料样品本身是不规则形状,我们需要将其打磨出一个能反光的平面[13,17],并且将样品用一个托盘固定,使其安放在载物台上后反光平面能垂直于载物台。之后的操作就和固体三棱镜的一样。
或者取材料样品为两面平行的薄片,采用类似下面液体折射率测量的操作步骤进行测量。
3.3 不透明液体折射率的测量
首先还应调平仪器,支架4、5归零,锁定滑块 2、3。
将被测液体样品放入顶部敞开的特定容器中,并且注意液体的量应正好到达容器满刻线。将容器放置于载物台上的液体容器放置槽12内,这时液体的液面与载物台顶面持平。
竖直向上转动支架4,并调节光源支架6的高度和其在支架4上的位置,使得激光能照射到载物台的中心(液面中心)。转动偏振片使得其偏振化方向平行于入射面。再同时竖直转动支架4和支架5,保证光屏上能承接到反射光,直到找到发生消光的位置(过程中需微调支架6的高度,以保证激光能照射到载物台的中心)。记录这时激光束在半圆形刻度盘13上的角度θ。
测得的布儒斯特角为:
3.4 透明液体折射率的测量
我们可以在两面平行的基板表面(基板很薄,最好是不透明材料,并和液体不发生化学反应)附一层薄的液体膜,且只覆盖基板表面的一部分,如图3所示[14,16]。
图3 用布儒斯特定律测薄膜折射率
调平仪器后,将基板水平放置在载物台上,并使得液体膜的分界面处于载物台的中央。在激光器的出光孔上先加一个扩束镜并固定,然后再加一个可旋转的偏振片。
接着类似上面的操作,调节到偏振片的偏振化方向平行于入射面。转动支架4和支架5,同时观察光屏上液体薄膜和基板两部分反射光的明暗变化(一般两部分明暗不同,有明显的分界线),当入射角为布儒斯特角时明暗分界线消失。记录这时的激光束在半圆形刻度盘上对应的角度。也就测得了布儒斯特角i0。
4 结语
基于布儒斯特定律设计了一款折射率测定仪,详细介绍了仪器的结构,并提供了可参考测量方案。该仪器主要的优点有:(1)原理易于学生理解,计算简便,仪器操作也简单;(2)既能测固体也能测液体样品,材料可以是透明也可以是半透明或不透明;(3)对样品加工要求低,这样就降低了加工成本,液体样品的陈放容器是开放式,便于清洁;(4)光线通过光屏来承接,避免了光线直接入眼对眼睛的伤害。
不足之处是精度不够高,但是对于教学或是精度要求不高的情况是完全可以满足的。
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文章来源:《固体力学学报》 网址: http://www.gtlxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0515/562.html