[发明专利]一种固体折射率测量的实验装置

说明书

本发明公开了一种固体折射率测量实验装置。把半导体激光器发岀的光朿透过偏振片射到片状固体样品上，其所产生的反射光射在长条柔性太阳能电池上转换成电压信号输出；样品放置在圆筒状的试验腔的转盘上以改变光朿入射角，同时转盘下联接的旋转编码器输出角度信息，配合分析仪器，就可以测量固体折射率、验证菲涅尔定律等，并可在亮室进行实验。

技术领域

本发明属于教学实验装置，更具体地说，它属于大专院校物理实验中一种固体折射率测量实验装置，并可以验证菲涅尔定律。

背景技术

光波通过两种均匀的介质分界面时会发生反射与折射，在任何时刻，入射波和反射波的电矢量都可以分成两个矢量，一个平行于入射面(用P表示)，一个垂直于入射面(用S表示)，根据菲涅尔定律，在从光疏媒质到光密媒质的传播形式中：P光的反射强度先是随入射角的增大而逐渐减小，到某一角度时会出现反射光强趋零的现象(实际实验时表现为光强最小)，而该角度就是布鲁斯特角，一旦入射角的增大超过布鲁斯特角，反射光强就迅速呈现增强。若媒质不同，反射强度与入射角的变化曲线是不同的。

根据菲涅尔定律，折射率的计算由以下公式完成：

n₂＝tgθ_B

为验证菲涅尔定律和测量固体折射率，需要记录不断改变的入射角，并同时跟踪测量反射光的光强，才能获得反射强度与入射角的变化曲线，测量光强最小时对应的角度，进而测量折射率(若偏振片旋转90°可观察P或S)。

但现有实验装置是在样品转台边缘安装装有光电转换器的摇臂，变化一个入射角，就需来回转摇臂找寻反射光光强最大时的角度。误差大，且很不方便，还须在暗室实验。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种固体折射率测量实验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：一种固体折射率测量实验装置，包括底座、半导体激光器、安装座、旋转编码器、立筒、圆筒状的试验腔、旋转手柄、样品铁座、分析仪器；所述立筒安装在底座上，所述试验腔安装在立筒上端，所述试验腔内侧壁贴有柔性太阳能电池片。所述试验腔侧壁开有激光孔，所述安装座前端与激光孔连接，半导体激光器与安装座后端固定连接，安装座内安装有偏振片。试验腔内安装有转盘和旋转齿轮，所述旋转齿轮嵌于试验腔的底盘内，所述转盘为倒圆台结构，与底盘同轴安装，下部的侧面具有与所述旋转齿轮啮合的齿轮结构；

旋转手柄安装在底盘的下端面，通过圆杆与旋转齿轮相连；所述旋转编码器固定在立筒内，其测量轴穿过底盘，与转盘中心轴相连。所述样品铁座位于转盘上，负载于样品铁座上的待测样品与转盘直径位于同一竖直平面内；半导体激光器发射的激光经偏振片后，穿过激光孔射入到固定在样品铁座上的测试样品上，经测试样品反射到柔性太阳能电池片。所述旋转编码器和柔性太阳能电池片与分析仪相连；分析仪采集柔性太阳能电池片的输出电压，获得反射光的光照强度，通过旋转编码器获得激光相对于测试样品的反射角度。

进一步地，安装座内的偏振片可转动。

进一步地，所述安装座开周向的槽，槽内安装有与所述偏振片连接的偏振片转柄。

进一步地，所述转盘上刻有样品铁座的位置标识，使得负载于样品铁座上的待测样品与转盘直径位于同一竖直平面内。

进一步地，所述位置标识为以转盘圆心为中心点的十字线，或为与转盘直径相切的框线。

由于采用上述技术方案，该发明具有如下有益效果：

1.采用长条柔性太阳能电池及旋转编码器，不需用摇臂，就可准确测量到反射信号最大值及反射角度。

2.可连续变化入射角，同步输出反射信号和角度供分析仪器，测量固体折射率、验证菲涅尔定律等。

3.不受外界杂散光影响，可在亮室实验，减少误差。