[發(fā)明專利]一種布儒斯特角的測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210175389.4
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102680409A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 祁錚;陳方平;杜尚豐;肖紅偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于布儒斯特角的測量領域，特別是涉及一種布儒斯特角的測量裝置及方法。

背景技術(shù)

1812年蘇格蘭物理學家布儒斯特(D.Brewster，1781-1868)在研究反射光的偏振程度時發(fā)現(xiàn)，反射光的偏振程度取決于入射角，當入射角i_b與折射角r₀之和等于90°，如圖1所示，即反射光與折射光互相垂直時，反射光成為光振動方向與入射面垂直的線偏振光。

目前，測量布儒斯特角是根據(jù)反射光達到線偏振態(tài)時進行判定的，如圖2所示，在反射光線一側(cè)設置一個偏振片進行檢偏，以偏振片(其透光軸與入射面平行)達到最暗為標準，通過人眼觀察經(jīng)過偏振片的光線最黑暗時的角度，確定此時達到的入射角大小為布儒斯特角。

可是，人眼對于“最暗”這一臨界點很難判斷，存在著較大的不確定性。由于這個原因，不同的人在測量過程中可能存在較大的偏差。因此若使用傳統(tǒng)方法，通過人眼對布儒斯特角的測定在實際應用中還是存在較大困難的，還無法做到真正意義上的定量分析。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的儀器通過人眼對布儒斯特角的測定存在較大誤差，無法做到真正意義上的定量分析。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種布儒斯特角的測量裝置。

其中，所述裝置包括光源、分光計和起偏元件，所述分光計包括平行光管、望遠鏡和載物臺，待測介質(zhì)放置在所述載物臺上，所述光源發(fā)出的入射光從所述平行光管射向待測介質(zhì)，并從待測介質(zhì)上反射出射光進入所述望遠鏡；所述平行光管的前部設有透光軸與入射面相垂直的第一起偏元件和透光軸與入射面相平行的第二起偏元件。

本發(fā)明還提供了一種布儒斯特角的測量方法，所述方法包括如下步驟：

(1)安裝測量儀器

將待測介質(zhì)放置在分光計的載物臺上，在平行光管前部的第一側(cè)設有透光軸與入射面相垂直的第一起偏元件，在其第二側(cè)設有透光軸與入射面相平行的第二起偏元件，光源發(fā)出的入射光從平行光管射向待測介質(zhì)，并從待測介質(zhì)上反射出射光進入望遠鏡；

(2)記錄分光計讀數(shù)

在望遠鏡的前部設有透光軸平行于入射面的第三起偏元件，以望遠鏡上測得的第一側(cè)圖像為標準，轉(zhuǎn)動望遠鏡，當?shù)诙?cè)圖像的明暗程度與第一側(cè)圖像接近時，記錄此時分光計左右側(cè)游標讀數(shù)和

(3)移去待測介質(zhì)，再次記錄分光計讀數(shù)

再次轉(zhuǎn)動望遠鏡，使得望遠鏡對準平行光管，記錄分光計左右側(cè)游標讀數(shù)θ_1平和θ_2平；

(4)計算被測介質(zhì)的布儒斯特角

布儒斯特角的大小

優(yōu)選地，所述步驟(2)還包括兩次測量步驟，第一次測量是沿一方向轉(zhuǎn)動望遠鏡，以望遠鏡第一側(cè)圖像為標準，當?shù)诙?cè)圖像的明暗程度與第一側(cè)圖像接近時，記錄此時分光計左右側(cè)游標讀數(shù)θ_1小和θ_2小；第二次測量是沿相反方向轉(zhuǎn)動望遠鏡，以望遠鏡第一側(cè)圖像為標準，當?shù)诙?cè)圖像的明暗程度與第一側(cè)圖像接近時，記錄此時分光計左右側(cè)游標讀數(shù)θ_1大和θ_2大，此時

(三)有益效果

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明的測量布儒斯特角是通過分光計來測量的，通過在分光計的平行光管前設置兩個透光軸相垂直的起偏元件，利用其生成的兩條對比亮度較大的光線，可以在望遠鏡中較容易觀測，從而能準確地測出了入射到待測介質(zhì)上光線的布儒斯特角大小。該測量方法是通過在視野第一側(cè)產(chǎn)生出一個標準，對視野中狹縫第二側(cè)是否達到預定值判定有了唯一標準。以此對入射角的大小做進一步的微調(diào)，即可得到準確測定的布儒斯特角值，并以此求出介質(zhì)的折射率。本發(fā)明的測量方法和裝置立足于馬呂斯定律和布儒斯特定律，測量方法和裝置的制作簡單巧妙。另外，通過對入射光線布儒斯特角的測量，我們可以進一步利用布儒斯特定律，對物體的折射率進行測量，并可將測得的折射率做進一步的應用。

附圖說明

圖1是布儒斯特現(xiàn)象的原理圖；

圖2是現(xiàn)有的一種測量布儒斯特角裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種實施例測量裝置的結(jié)構(gòu)示意；

圖4是圖3的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一種實施例測量方法的流程圖。

其中，1：待測介質(zhì)；2：第三起偏元件；3：望遠鏡；4：第二起偏元件；5：光源；6：第一起偏元件；7：平行光管。

具體實施方式