26利用布儒斯特定律測量玻璃折射率

1、選擇性實驗：二十六 利用布儒斯特定律測量玻璃折射率一、 目的要求利用光反射后的起偏振作用，應(yīng)用布儒斯特定律測量平面玻璃對鈉光的折射率。實驗要求達到：1. 認識光的偏振特性。2. 學(xué)會分光儀的調(diào)節(jié)方法。3. 理解和正確判斷布儒斯特角的反射位置。二、 儀器設(shè)備分光儀、平面反射鏡（或棱鏡）、檢偏器、鈉光燈。三、 參考書目1. 程守洙、江之永：普通物理學(xué)第三冊（第三版），p.214218。2. 楊之昌、王潛智、邱榴貞：物理光學(xué)實驗上冊，p.198205。3. RM惠特利、J亞伍德：倫敦工學(xué)院200個物理實驗，p.166168。4. 李允中、潘維濟：基礎(chǔ)光學(xué)實驗，p.107114。5. AM波蒂斯、HD

2、楊：大學(xué)物理實驗，p.219224。6. D哈里德、R瑞斯尼克：物理學(xué)第二卷第二冊，p.577579。四、 實驗原理光是電磁波，是橫波。凡振動僅限于光傳播方向平面內(nèi)的一個固定方向，這種光稱為偏振光。一個原子或分子在某一瞬間所發(fā)出的光（亦稱波列）是偏振光。然而各原子或分子各自發(fā)出的光其振動方向各不相同，因而它們的組合自然光是非偏振的，且沒有一個振動方向占有優(yōu)勢。實驗證明，自然光在兩種媒質(zhì)的界面上反射或折射時，發(fā)射光或折射光都將成為部分偏振光（即某一振動方向上占優(yōu)勢）。圖1就是在空氣與玻璃界面上（MM）自然光經(jīng)反射和折射后光振動的變化情況。圖中黑點表示垂直紙面的振動方向，短線表示平行于入射面的振動

3、方向，它們的多寡反映了兩個方向的強弱。從圖中可以看到，自然光從空氣入射到玻璃后，反射光R中垂直紙面的振動占優(yōu)勢，而折射光R中平行入射面的振動占優(yōu)勢，它們都變成了部分偏振光。這一實驗事實可用菲涅耳公式加以證知。實驗還發(fā)現(xiàn)，反射光和折射光的偏振化程度還與入射角i密切相關(guān)。布儒斯特（Brewster）從實驗中確定，當入射角達到一個特定值時，反射光R將是完全偏振光（一切光振動方向均垂直于紙面）。這個特定值就是布儒斯特定律：式中n1是媒質(zhì)1的相對折射率；n2是媒質(zhì)2的相對折射率；為了紀念這位科學(xué)家的功績，將稱為布儒斯特角（圖2）。本實驗是在分光儀上進行測量，當分光儀的望遠鏡上套上一個可以旋轉(zhuǎn)的檢偏器時，

4、即可對反射光R進行偏振度的判別；當R是部分偏振光時，旋轉(zhuǎn)檢偏器可觀察到部分消光現(xiàn)象；當入射角時，旋轉(zhuǎn)檢偏器至某一位置將出現(xiàn)全消光現(xiàn)象。依據(jù)這一實驗現(xiàn)象，可以確定布儒斯特角位置，它與入射光位置間構(gòu)成角，由圖3可知：五、 儀器的調(diào)整由于布儒斯特角是在分光儀上測量的（實際上實驗的直測量是角），因此為保證測量的準確，必須要調(diào)整到使（也是）所在的平面與分光儀的刻度盤平行。為此，分光儀必須具備下列條件：1. 要有一束平行光入射到平面鏡上。2. 平面鏡應(yīng)與分光儀轉(zhuǎn)軸平行。3. 確保望遠鏡能接收從平面鏡上反射回來的平行光。至于具體的調(diào)整原理、方法、步驟及判據(jù)，請實驗者參閱大學(xué)物理實驗基礎(chǔ)教程附錄六中的“十三、望遠鏡、測量顯微鏡的結(jié)構(gòu)和調(diào)整”和“十四、分光儀”。六、 觀察與思考1. 從理論分析可知，當入射角為時，反射光R為完全偏振光，實驗應(yīng)有全消光現(xiàn)象，但實際情況是消光不完全，為什么？2. 該實驗對于布儒斯特角的判斷不太準確，因為沒有一個突變現(xiàn)象；有否措施使得測量盡量準確些？3. 試在平行光管的出射口套上一個檢偏器，然后進行一系列的觀察，可觀察到一些什么現(xiàn)象？七、 測