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布儒斯特角实验报告数据一、实验目的本实验旨在通过测量不同介质表面反射光和折射光的偏振状态，确定布儒斯特角，并验证布儒斯特角定律。
二、实验原理当自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光一般都是部分偏振光。
当入射角等于某一特定角度时，反射光将成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个特定的入射角称为布儒斯特角，用$＼theta_B$表示。
布儒斯特角与两种介质的折射率之间存在以下关系：＼＼tan\theta_B ＝＼frac{n_2}｛n_1}＼其中，＄n_1$和$n_2$分别为两种介质的折射率，且$n_1$为入射介质的折射率，＄n_2$为折射介质的折射率。
三、实验仪器1、激光光源2、光学平台3、起偏器4、检偏器5、旋转台6、玻璃片（已知折射率）四、实验步骤1、将激光光源固定在光学平台上，调整其高度和方向，使其水平射出激光束。
2、在激光束的路径上放置起偏器，使激光束成为线偏振光。
3、将玻璃片放置在旋转台上，使其表面与激光束垂直。
4、旋转旋转台，同时观察反射光的强度变化，当反射光强度最弱时，记录此时旋转台的角度，即为布儒斯特角的测量值。
5、重复测量多次，以减小误差。
五、实验数据记录｜测量次数｜旋转台角度（°）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 565 ｜｜ 2 ｜ 570 ｜｜ 3 ｜ 568 ｜｜ 4 ｜ 567 ｜｜ 5 ｜ 571 ｜六、数据处理1、计算测量值的平均值：＼＼overline{＼theta} ＝＼frac{565 ＋ 570 ＋ 568 ＋ 567 ＋ 571}｛5} ＝ 5682°＼2、已知玻璃片的折射率$n_2 ＝ 15$，入射介质为空气，折射率$n_1 ＝ 1$，根据布儒斯特角定律计算理论值：＼＼theta_{B,理论} ＝＼arctan\frac{15}｛1} ＼approx 5631°＼3、计算相对误差：＼＼delta ＝＼frac{＼vert ＼overline{＼theta} ＼theta_{B,理论}＼vert}｛＼theta_{B,理论}｝＼times 100\％＝＼frac{＼vert 5682 5631\vert}｛5631} ＼times 100\％＼approx 091\％＼七、实验结果分析1、实验测量得到的布儒斯特角平均值为$5682°＄，与理论值$5631°＄相比，相对误差约为$091\％＄，在可接受的误差范围内。
物理实验：测量光的折射率的实验方法引言物理学涉及许多令人着迷的实验，为我们揭示了自然界的奥秘。
其中之一是测量光的折射率的实验。
折射率是材料对光的传播速度的衡量，它能够影响光线在不同介质间的弯曲和偏折。
测量光的折射率对于研究光学原理及其在实际应用中的表现至关重要。
本文将介绍测量光的折射率的几种常见实验方法，并探讨它们的原理和实验步骤。
H2：实验方法1：布儒斯特角法布儒斯特角法是一种经典的实验方法，用于测量透明物质的折射率。
它基于当光线通过两种介质界面时，入射角等于折射角时光线不发生折射的原理。
1.实验材料和设备：•光源：激光器或白光源•透明介质样品：例如玻璃、水或透明塑料•三棱镜或折射计•能够测量角度的仪器：例如量角器或旋转光学台2.实验步骤：3.选取一块透明介质样品，如玻璃片。
4.将光源对准样品，使光线垂直于样品表面入射。
5.调整光源的位置，使光线通过玻璃片。
6.将三棱镜或折射计放在光线路径上，并调整其位置，使光线经过样品后通过三棱镜或折射计。
7.旋转三棱镜或折射计，同时记录角度。
8.当光线在样品中发生不折射时，记录此角度，该角度即为布儒斯特角。
9.重复实验多次，取平均值并计算折射率的近似值。
10.原理解释：布儒斯特角法基于光线折射发生的界面条件，即入射角等于折射角时光线不发生折射。
通过调整角度，当入射角等于布儒斯特角时，测量到的角度即为折射角度。
根据折射定律，可以使用布儒斯特角的正切值与折射率之间的关系来计算折射率的近似值。
H2：实验方法2：光程差法光程差法是另一种测量光的折射率的方法。
它利用了光在不同介质中传播速度不同导致的相位差。
1.实验材料和设备：•光源：例如白光源或单色激光器•介质样品：例如透明均质玻璃片•平行板：可调节厚度以改变光程差•干涉仪：例如迈克耳孙干涉仪或薄膜干涉仪2.实验步骤：3.准备一个透明均质玻璃样品和一对平行板。
4.将光源对准样品，并通过一个平行板使光线通过样品。
5.调整平行板的位置，改变光程差，观察干涉图案。
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验实验科目：光的反射、折射定律，折射率的测量，光的偏振、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、1/4波片、反射光的偏振态，布儒斯特角。
反射光的偏振特性与布儒斯特角实验目的：1）用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2）测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3）通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4）用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
实验原理：一、棱镜材料的折射率的测量当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如下图。
sini/n同理出射角γ为sinγ= sini/n （1）/可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2)因此，只要我们测量出δmin，就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
在本实验中，我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。
用布儒斯特定律测薄膜折射率
张金平
【期刊名称】《物理通报》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】当光线从介质1射入介质2时,若入射角i=i_B=tg^(-1n2/n1),反射光中只有与入射面垂直的振动r⊥,而平行分量r∥=0,这就是布儒斯特定律,i_B即是布儒斯特角。
直接利用布儒斯特定律测定介质或薄膜的折射率可采用以下步骤:以一束振动方向平行于入射面的线偏振光,从空气(n_1=1)中入射到折射率为n的介质或薄膜上,当入射角为布儒斯特角时。
【总页数】2页(P12-13)
【作者】张金平
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O484.41
【相关文献】
1.应用布儒斯特定律测定玻璃的折射率 [J], 关小泉
2.利用布儒斯特定律测玻璃折射率实验过程分析 [J], 王旭;李淼;梁晓东
3.应用布儒斯特定律测定物质折射率的学生实验 [J], 刘光兰
4.利用布儒斯特定律测玻璃折射率实验过程分析 [J], 王旭;李淼;梁晓东
5.基于布儒斯特定律测折射率的实验仪器设计 [J],
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布儒斯特定律测折射率的光学系统设计
作者：张豫坤祁继隆王勋
来源：《科技视界》2017年第12期
【摘要】本实验将布儒斯特定律应用于折射率的测量，使用分光计精准测量样品的布儒斯特角。
利用分光计搭建光学系统，将激光器安装在分光计上，待测样品放置于载物台。
利用支架固定量角器，使其可与激光器在同一水平面转动。
使用量角器确定折射光与入射光成90°角，并由此确定样品的布儒斯特角。
再使用分光计测量出布儒斯特角，并进行折射率的计算。
【关键词】布儒斯特定律；分光计；折射率
0 引言
折射率，即光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。
是材料的一种常用光学参数，在多个领域都具有重要的研究意义[1]。
测量折射率的方法多种多样，利用的原理和仪器都不尽相同。
本实验设计了一种以布儒斯特定律为原理，使用分光计搭建光学系统的折射率测量方法。
1 原理
布儒斯特定律：
自然光在介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角[2]。
此时：
tan θ=n2/n1
光在空气中的折射率为n1，故玻璃折射率n2=tan θ·n1。
当入射角为布儒斯特角时，反射光与折射光夹角刚好为90°。
本实验通过寻找反射光与折射光成90°角时的入射角，用分光计读出此时入射角的角度，再利用布儒斯特定律计算出样品的折射率。
2 光学系统设计
实验仪器：分光计、量角器、可调光阑、光幕、He-Ne激光器。
（1）将分光计的目镜镜筒取下，把He-Ne激光器及可调光阑安装在分光计上。
打开激光器，用可调光阑将激光束调整到可观测并且不刺眼的大小。
调整并固定激光器和可调光阑位置，使激光束通过载物台圆心正上方且与直径平行。
（2）在分光计一侧固定一支架，使支架下端垂直悬于载物台圆心上方，将量角器安装在支架下端，保证其可以沿着支架上下移动，并可在水平方向转动。
在分光计另一侧安装可标记反射和折射光路的光幕。
（3）将待测样品固定在载物台上，使其两个平行面垂直于载物台。
选取一平行面为入射面，并将入射面与载物台直径对齐。
再次调整转动激光器，使激光束可平行通过入射面。
（4）通过转动激光器调整入射角，找到待测样品的布儒斯特角即可进行测量计算。
3 实验步骤
3.1 系统搭建完成后，打开分光计与He-Ne激光器。
待激光束稳定后，转动激光器，调整到激光束与待测物入射面平行时，记录下此时分光计两游标读数α1、α2。
这个步骤是为了使两次分光计读数之差即为入射角的角度。
3.2 将量角器上下调整至待测样品上表面，并与载物台平行。
然后水平转动激光器，将量角器90°刻线对准折射光路，观察反射光路是否与180°刻线重合。
观察光路时要从上往下垂直于载物台平面，以保证刻线与光路重合。
3.3 反复调整激光器和量角器的角度，直到折射光路与反射光路成90°角，此时记录分光计两游标读数β1、β2。
3.4 进行数据处理与分析：
3.4.1 数据处理
入射角：θ=[（β1-α1）+（β2-α2）]/2
待测样品折射率：n=tanθ·n0
注：n0为激光在空气中的折射率。
本实验默认n0=1
表1 He-Ne激光器作光源所得数据
3.4.2 不确定度的计算
①A类不确定度：
标准偏差S==0.217999335°
置信概率P=68.3%
这种测试样品折射率的方法适用于具有两平行面的固体样品。
液体的折射率也可以使用本实验的光学系统进行测量，但需要透光且规则的容器盛放待测液体。
4 总结
本实验不足之处及误差的主要原因在于激光器的选择，由于不同色光在空气中的折射率不同，故He-Ne激光器的折射率并不能简单的近似为1。
其他较大误差则存在于人工操作与观察环节。
本实验另辟蹊径，通过寻找布儒斯特定律的特殊（下转第144页）（上接第117页）角，进而精确的测量出布儒斯特角，最终得到精准的折射率数据。
与传统折射率测量方法相比，测量样品适用于固体液体，且误差较小，操作简便。
【参考文献】
[1]徐家骅.工程光学基础[M].北京：机械工业出版社，1993：216-217.
[2]李志鸿.几种新型折射率测量方法的原理与应用 [J].2007.（20）.287-30.
[责任编辑：张涛]。
