利用光强透射率测定透明介质的折的射率.pdfVIP

2015年第 9期 物理通报 物理实验教 学 利用光强透射率测定透 明介质的折射率 ’ 康 举 郭中华 黄桃花 (兰州城市学院培黎工程技术学院 甘肃 兰州 730070) (收稿 日期 ：2015—05—26) 摘 要 ：利用光在两种介质分界面上能流分配及偏振态变化 的行为，推导了各 向同性单层介质在线偏振光入 射下的光强透射率与介质折射率之向的关系，从而给出了基于线偏振光透射率测量透明介质折射率的原理．实验 结果表明，得到的介质折射率与理论值相符，所采取的实验方案可行． 关键词 ：光学测量 光强透射率 折射率 折射率是描述介质材料光学性质 的一个重要 射率为 的均匀介质 中，自然光以入射角i入射到 参数 ，对于透明介质折射率 的测定，一般根据需要有 上表面 ，发生两次反 、折射从下表面出射 ，取 N 一1 两类 的常用方法 ：一类是几何光学 的方法 ，即根据折 为介质层数． 射定律 ，通过测定相关角度来得到折射率 ，如最小偏 向角法、掠入射法等口 ；另一类是物理光学的方 法 ，即根据光波通过介质后 ，其位相的变化或偏振态 N=l 的变化来得到折射率 ，如布儒斯特角法 、干涉法、椭 偏仪法等口 ]．其 中几何光学常用方法大家较为熟 知，但具体实验中光线透光位置不易确定，而布儒斯 幽 1 自然光在介质分界 面上 的反射 、折射情况 特角法的实验操作相对繁琐 ，干涉法则对实验装置 在介质上表面发生反、折射时，入射光和透射光 要求严格，椭偏仪法数学模型及计算较为复杂．本文 中光矢量 S分量和P分量的比例关系可由菲涅尔公 提出一种测量透明介质折射率的新方法，其出发点 式 。给出 是光强经过单层透明介质透射率与介质折射率的关 系，这种方法测量各 向同性透 明介质材料的折射率 E。：：=— — E (1) 不需特殊仪器设备，对待测介质样 品加工要求低 ，而 E。一 — E (2) ‘ 且测量光路调节简单，数据处理简便且精确度好． 2COS01十 1COSz2 由此可得出在介质上表面上光矢量各分量的振 1 单层介质的光强透射率 幅透射率为 光在两种折射率不同的介质分界面上 ，入射光 一 (3) 能量一部分反射一部分透射 ，透射率表示透射光与 入射光光强之 比，反映能量的分割情况；折射率表示 一 爱 ㈤ 光从一种介质进入另一种介质时，入射角 i与折射 为了得到透射光的透射率