[发明专利]一种布儒斯特角的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于布儒斯特角的测量领域，特别是涉及一种布儒斯特角的测量装置及方法。

背景技术

1812年苏格兰物理学家布儒斯特(D.Brewster，1781-1868)在研究反射光的偏振程度时发现，反射光的偏振程度取决于入射角，当入射角i_b与折射角r₀之和等于90°，如图1所示，即反射光与折射光互相垂直时，反射光成为光振动方向与入射面垂直的线偏振光。

目前，测量布儒斯特角是根据反射光达到线偏振态时进行判定的，如图2所示，在反射光线一侧设置一个偏振片进行检偏，以偏振片(其透光轴与入射面平行)达到最暗为标准，通过人眼观察经过偏振片的光线最黑暗时的角度，确定此时达到的入射角大小为布儒斯特角。

可是，人眼对于“最暗”这一临界点很难判断，存在着较大的不确定性。由于这个原因，不同的人在测量过程中可能存在较大的偏差。因此若使用传统方法，通过人眼对布儒斯特角的测定在实际应用中还是存在较大困难的，还无法做到真正意义上的定量分析。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：现有的仪器通过人眼对布儒斯特角的测定存在较大误差，无法做到真正意义上的定量分析。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种布儒斯特角的测量装置。

其中，所述装置包括光源、分光计和起偏元件，所述分光计包括平行光管、望远镜和载物台，待测介质放置在所述载物台上，所述光源发出的入射光从所述平行光管射向待测介质，并从待测介质上反射出射光进入所述望远镜；所述平行光管的前部设有透光轴与入射面相垂直的第一起偏元件和透光轴与入射面相平行的第二起偏元件。

本发明还提供了一种布儒斯特角的测量方法，所述方法包括如下步骤：

(1)安装测量仪器

将待测介质放置在分光计的载物台上，在平行光管前部的第一侧设有透光轴与入射面相垂直的第一起偏元件，在其第二侧设有透光轴与入射面相平行的第二起偏元件，光源发出的入射光从平行光管射向待测介质，并从待测介质上反射出射光进入望远镜；

(2)记录分光计读数

在望远镜的前部设有透光轴平行于入射面的第三起偏元件，以望远镜上测得的第一侧图像为标准，转动望远镜，当第二侧图像的明暗程度与第一侧图像接近时，记录此时分光计左右侧游标读数和

(3)移去待测介质，再次记录分光计读数

再次转动望远镜，使得望远镜对准平行光管，记录分光计左右侧游标读数θ_1平和θ_2平；

(4)计算被测介质的布儒斯特角

布儒斯特角的大小

优选地，所述步骤(2)还包括两次测量步骤，第一次测量是沿一方向转动望远镜，以望远镜第一侧图像为标准，当第二侧图像的明暗程度与第一侧图像接近时，记录此时分光计左右侧游标读数θ_1小和θ_2小；第二次测量是沿相反方向转动望远镜，以望远镜第一侧图像为标准，当第二侧图像的明暗程度与第一侧图像接近时，记录此时分光计左右侧游标读数θ_1大和θ_2大，此时

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明的测量布儒斯特角是通过分光计来测量的，通过在分光计的平行光管前设置两个透光轴相垂直的起偏元件，利用其生成的两条对比亮度较大的光线，可以在望远镜中较容易观测，从而能准确地测出了入射到待测介质上光线的布儒斯特角大小。该测量方法是通过在视野第一侧产生出一个标准，对视野中狭缝第二侧是否达到预定值判定有了唯一标准。以此对入射角的大小做进一步的微调，即可得到准确测定的布儒斯特角值，并以此求出介质的折射率。本发明的测量方法和装置立足于马吕斯定律和布儒斯特定律，测量方法和装置的制作简单巧妙。另外，通过对入射光线布儒斯特角的测量，我们可以进一步利用布儒斯特定律，对物体的折射率进行测量，并可将测得的折射率做进一步的应用。

附图说明

图1是布儒斯特现象的原理图；

图2是现有的一种测量布儒斯特角装置的结构示意图；

图3是本发明一种实施例测量装置的结构示意；

图4是图3的局部结构示意图；

图5是本发明一种实施例测量方法的流程图。

其中，1：待测介质；2：第三起偏元件；3：望远镜；4：第二起偏元件；5：光源；6：第一起偏元件；7：平行光管。

具体实施方式