專利名稱：一種布儒斯特角的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于布儒斯特角的測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種布儒斯特角的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
1812年蘇格蘭物理學(xué)家布儒斯特(D. Brewster, 1781-1868)在研究反射光的偏振程度時(shí)發(fā)現(xiàn)，反射光的偏振程度取決于入射角，當(dāng)入射角ib與折射角rO之和等于90°，如 圖I所不，即反射光與折射光互相垂直時(shí)，反射光成為光振動(dòng)方向與入射面垂直的線偏振光。目前，測(cè)量布儒斯特角是根據(jù)反射光達(dá)到線偏振態(tài)時(shí)進(jìn)行判定的，如圖2所示，在反射光線一側(cè)設(shè)置一個(gè)偏振片進(jìn)行檢偏，以偏振片(其透光軸與入射面平行)達(dá)到最暗為標(biāo)準(zhǔn)，通過人眼觀察經(jīng)過偏振片的光線最黑暗時(shí)的角度，確定此時(shí)達(dá)到的入射角大小為布儒斯特角?？墒?，人眼對(duì)于“最暗”這一臨界點(diǎn)很難判斷，存在著較大的不確定性。由于這個(gè)原因，不同的人在測(cè)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(duì)布儒斯特角的測(cè)定在實(shí)際應(yīng)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。

實(shí)用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的儀器通過人眼對(duì)布儒斯特角的測(cè)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，本實(shí)用新型提供一種布儒斯特角的測(cè)量裝置。其中，所述裝置包括光源、分光計(jì)和起偏元件，所述分光計(jì)包括平行光管、望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)，待測(cè)介質(zhì)放置在所述載物臺(tái)上，所述光源發(fā)出的入射光從所述平行光管射向待測(cè)介質(zhì)，并從待測(cè)介質(zhì)上反射出射光進(jìn)入所述望遠(yuǎn)鏡；所述平行光管的前部設(shè)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。優(yōu)選地，所述望遠(yuǎn)鏡的前部設(shè)有透光軸與入射面相平行的第三起偏元件。優(yōu)選地，所述光源為單色光源。優(yōu)選地，所述光源為鈉光源。優(yōu)選地，所述裝置還包括用于檢測(cè)望遠(yuǎn)鏡中圖像亮度的檢測(cè)儀，所述檢測(cè)儀與望遠(yuǎn)鏡相連接。優(yōu)選地，所述待測(cè)介質(zhì)為透光或者不透光物質(zhì)。優(yōu)選地，所述起偏元件為偏振片或者起偏鏡。優(yōu)選地，所述第一起偏元件和第二起偏元件并排設(shè)置在平行光管的狹縫處。(三)有益效果[0018]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型在分光計(jì)的平行光管前設(shè)置兩個(gè)透光軸相垂直的偏振元件，利用其生成的兩條對(duì)比亮度較大的光線，可以在望遠(yuǎn)鏡中較容易觀測(cè)，從而能準(zhǔn)確地測(cè)出了入射到待測(cè)介質(zhì)上光線的布儒斯特角大小，并以此求出被測(cè)介質(zhì)的折射率，還可進(jìn)一步拓展到介質(zhì)其他相關(guān)性質(zhì)。利用本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行測(cè)量的誤差基本上在1/100左右。

圖I是布儒斯特角形成的原理圖；圖2是現(xiàn)有的一種測(cè)量布儒斯特的裝置；圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的局部結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I :待測(cè)介質(zhì)；2 :第三起偏元件；3 :望遠(yuǎn)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。如圖3-4所示，是本實(shí)用新型一種實(shí)施例測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括光源5、分光計(jì)和兩個(gè)起偏元件，所述分光計(jì)包括平行光管7、望遠(yuǎn)鏡3和載物臺(tái)(圖中未示出)，待測(cè)介質(zhì)I放置在所述載物臺(tái)上，所述光源5發(fā)出的入射光從所述平行光管7射向待測(cè)介質(zhì)1，并從待測(cè)介質(zhì)I上反射出射光，所述出射光射入所述望遠(yuǎn)鏡3中，用于觀察入射光的成像。所述平行光管7的前部還設(shè)有透光軸與入射面相垂直的第一起偏元件6和透光軸與入射面相平行的第二起偏元件4。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置是由分光計(jì)來測(cè)量布儒斯特角，通過在分光計(jì)的平行光管前設(shè)置兩個(gè)透光軸相垂直的起偏元件，利用其生成的兩條對(duì)比亮度較大的光線，可以在望遠(yuǎn)鏡中較容易觀測(cè)，從而能準(zhǔn)確地測(cè)出了入射到待測(cè)介質(zhì)上光線的布儒斯特角大小，并以此求出被測(cè)介質(zhì)的折射率，還可進(jìn)一步拓展到介質(zhì)其他相關(guān)性質(zhì)(如介電常數(shù)等)的測(cè)量。再次參閱圖4，本實(shí)用新型的第一起偏元件6和第二起偏元件4并排設(shè)置在平行光管7的狹縫處，狹縫寬度優(yōu)選地為l-2mm。該實(shí)施例的平行光管7的狹縫左側(cè)是透光軸方向垂直于入射面的第一起偏元件6，狹縫右側(cè)是透光軸方向平行于入射面的第二起偏元件4。入射面是指入射光線與入射點(diǎn)處法線所形成的平面，該實(shí)施例中指的是入射光線與其射到待測(cè)介質(zhì)入射點(diǎn)處法線所形成的平面。該實(shí)施例的第一起偏元件6和第二起偏元件4長(zhǎng)度為平行光管7的狹縫長(zhǎng)度一半，寬度比狹縫寬度寬2-3mm的全等的長(zhǎng)方形。該實(shí)施例是將這兩個(gè)起偏元件緊靠在一起，貼于平行光管7的狹縫上，從而在望遠(yuǎn)鏡3中形成明暗對(duì)比的兩條光線。當(dāng)光源5發(fā)射出來的光線經(jīng)過平行光管7的狹縫后，將形成光矢量方向互相垂直的兩部分光線。當(dāng)入射角達(dá)到布儒斯特角時(shí)，其反射光線將成為光矢量方向垂直于入射面的線偏振光。因此，經(jīng)過平行光管7的狹縫左側(cè)入射的光線，在以布儒斯特角入射到被測(cè)介質(zhì)I后，它的反射光線依然存在，而經(jīng)過平行光管7的狹縫右側(cè)入射的光線，在以布儒斯特角入射到物體后，它的反射光線將會(huì)消失。該裝置通過觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡中左右側(cè)的兩個(gè)圖像就可以判斷出入射角是否是布儒斯特角，相比較于現(xiàn)有技術(shù)而言，可以更加直觀、準(zhǔn)確的測(cè)量布儒斯特角。本實(shí)用新型的望遠(yuǎn)鏡3中圖像的明暗程度可以利用眼睛進(jìn)行目測(cè)，也可以利用檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，通過在望遠(yuǎn)鏡3的目鏡上連接檢測(cè)儀，從而可以測(cè)量出目鏡左右兩側(cè)圖像的亮度。該實(shí)施例采用眼睛進(jìn)行觀測(cè)，在望遠(yuǎn)鏡3的目鏡視野中，將會(huì)觀察到明顯的左明右暗的對(duì)比效果。當(dāng)改變?nèi)肷浣谴笮∈蛊錇榉遣既逅固亟菚r(shí)，望遠(yuǎn)鏡中的明暗對(duì)比效果將越來越不明顯,可以初步地確定出光線入射時(shí)的布儒斯特角大小。為了使得測(cè)量的準(zhǔn)確性進(jìn)一步地提高，進(jìn)一步解決人眼對(duì)二分視野中明暗對(duì)比效果的判斷存在著的個(gè)體差異問題，優(yōu)選地，在望遠(yuǎn)鏡3的前部設(shè)有透光軸與入射面相平行的第三起偏元件2。第三起偏元件2的透光軸方向與第一起偏元件6的透光軸方向互相垂直，由馬呂斯定律可知，經(jīng)第一起偏元件6起偏的光線再經(jīng)過第三起偏元件2作用后，它的透射光強(qiáng)度將為0，即在望遠(yuǎn)鏡3的目鏡視野中我們將看到目鏡狹縫左側(cè)已變得完全黑暗。此時(shí)如果調(diào)節(jié)光線的入射角大小，當(dāng)入射角達(dá)到布儒斯特角時(shí)，狹縫右側(cè)的光線由于光矢量方向平行與入射面，由布儒斯特定律知，該光線經(jīng)物體反射后將會(huì)消失。所以我們將在望 遠(yuǎn)鏡視野中會(huì)看到狹縫的圖像消失，即視野完全黑暗的效果。本實(shí)用新型的裝置通過第三起偏元件2的使用，就在視野左側(cè)產(chǎn)生出一個(gè)最暗的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)視野中狹縫右側(cè)是否達(dá)到完全黑暗的判定有了唯一標(biāo)準(zhǔn)。以此對(duì)入射角的大小做進(jìn)一步的微調(diào)，即可得到準(zhǔn)確測(cè)定的布儒斯特角值。本實(shí)用新型的光源5可以為各種適合的光源，優(yōu)選地，所述光源為單色光源，該實(shí)施例采用鈉光源。本實(shí)用新型的起偏元件可以為各種適合的起偏部件，優(yōu)選地為偏振片和起偏鏡，從而將自然光變成偏振光。本實(shí)用新型的儀器對(duì)人造大理石和三棱鏡進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)布儒斯特角與折射率的公式進(jìn)行計(jì)算折射率，分別測(cè)得的折射率I. 530和I. 62，與實(shí)際值相比較偏差很小，測(cè)量誤差基本上在1/100左右。由以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例在分光計(jì)的平行光管前設(shè)置兩個(gè)透光軸相垂直的起偏元件，利用其生成的兩條對(duì)比亮度較大的光線，可以在望遠(yuǎn)鏡中較容易觀測(cè)，從而能準(zhǔn)確地測(cè)出了入射到待測(cè)介質(zhì)上光線的布儒斯特角大小，并以此求出被測(cè)介質(zhì)(包括透光和不透光介質(zhì))的折射率，還可進(jìn)一步拓展到介質(zhì)其他相關(guān)性質(zhì)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種布儒斯特角的測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括光源、分光計(jì)和起偏元件，所述分光計(jì)包括平行光管、望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)，待測(cè)介質(zhì)放置在所述載物臺(tái)上，所述光源發(fā)出的入射光從所述平行光管射向待測(cè)介質(zhì)，并從待測(cè)介質(zhì)上反射出射光進(jìn)入所述望遠(yuǎn)鏡；所述平行光管的前部設(shè)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。
2.如權(quán)利要求I所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述望遠(yuǎn)鏡的前部設(shè)有透光軸與入射面相平行的第三起偏元件。
3.如權(quán)利要求I所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源為單色光源。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源為鈉光源。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于檢測(cè)望遠(yuǎn)鏡中圖像亮度的檢測(cè)儀，所述檢測(cè)儀與望遠(yuǎn)鏡相連接。
6.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述待測(cè)介質(zhì)為透光或者不透光物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述起偏元件為偏振片或者起偏鏡。
8.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一起偏元件和第二起偏元件并排設(shè)置在平行光管的狹縫處。
專利摘要一種布儒斯特角的測(cè)量裝置，所述裝置包括光源、分光計(jì)和起偏元件，所述分光計(jì)包括平行光管、望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)，待測(cè)介質(zhì)放置在所述載物臺(tái)上，所述光源發(fā)出的入射光從所述平行光管射向待測(cè)介質(zhì)，并從待測(cè)介質(zhì)上反射出射光進(jìn)入所述望遠(yuǎn)鏡；所述平行光管的前部設(shè)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。本實(shí)用新型在分光計(jì)的平行光管前設(shè)置兩個(gè)透光軸相垂直的起偏元件，利用其生成的兩條對(duì)比亮度較大的光線，可以在望遠(yuǎn)鏡中較容易觀測(cè)，從而能準(zhǔn)確地測(cè)出了入射到待測(cè)介質(zhì)上光線的布儒斯特角大小，并以此求出被測(cè)介質(zhì)的折射率，利用該裝置進(jìn)行測(cè)量的誤差基本上在1/100左右。
文檔編號(hào)G01N21/43GK202599829SQ20122025252
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者祁錚, 陳方平, 杜尚豐, 肖紅偉 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)