布儒斯特角法测量金属薄膜折射率
布儒斯特角法测量金属薄膜折射率
B
布儒斯特角法
利用折射定律，可知布儒斯特角满足下式
n2 tan B n1 n ，只要测得B，就能算得 若已知背景折射率 1
样品折射率n2 对金属薄膜 n 测量的是 n实部
为复数，用布儒斯特角法
实验方法
改变入射角度，用光强 度计器寻找反射光的位 置，并记录对应入射角 的反射光强数据 寻找反射光光强最小时 对应的入射角即是布儒 斯特角 利用布儒斯特角计算样 品的折射率
实验光路图
样品制备
采用磁控溅射的方法制 备铜膜样品 样品的制备条件：功率 8W，电流0.2A，工作 气压1Pa 控制溅射时间制备不同 厚度的样品
样品编号 溅射时间 /min
0 1 2 3
5 4 3 2
测量得各实验样品的折射率
样品
编号 0 1 2
溅射
时间 （min） 5 4 3
折射率
n1 n tan B
2.14 2.47 3.30
3
2
3.45
介质基底
铜膜
反射光强的极小值降到0 完全消光
反射光强的极小值没有降到 0 不完全消光
不完全消光现象
不完全消光现象分析
实验检测最小时反射光的偏振性质，确定为P 偏振光
影响反射率最小值的两个因素
金属薄膜折射率的虚部 薄膜的两个界面多次反射
计算结果表明，总反射光强最小值不为零 衰减系数相关的参量2 d 随膜的厚度增加而 增大 计算结果与实验曲线符合
实验分析及结论
铜膜经过热处理以后，样品的折射率远大于基 底的折射率.其数值大约为2.5~3.5 因为样品的Cu/Cu2O比例不一样，相同基片上 的铜膜，厚度不同，折射率也不同 衰减随薄膜厚度增加而增加 上下表面多次反射及光吸收模型能成功解释在 布儒斯特角处反射光强不为零的现象
inp的材料折射率
inp的材料折射率
摘要：
一、材料折射率的基本概念及其与光速的关系
二、布儒斯特角技术在测定材料折射率中的应用
三、影响材料折射率的主要因素分析
四、材料折射率与光能吸收的关系
五、计算材料折射率的方法
正文：
一、材料折射率的基本概念及其与光速的关系
折射率是材料对光的传播速度的影响程度。
不同的材料，其折射率不同，折射率越小，光速越大。
折射率与光速的关系可以表示为n（折射率）= c/v （光速），其中c为真空中的光速，v为材料中的光速。
二、布儒斯特角技术在测定材料折射率中的应用
布儒斯特角技术是一种基于偏振光的原理来测定材料折射率的方法。
当反射光的电场方向垂直于入射面时，通过调整偏振片与介质的夹角，可以测得折射率。
三、影响材料折射率的主要因素分析
决定材料折射率的因素很多，主要包括：1.介质中分子团、分子和原子被外场极化并产生次生光过程中所需消耗的时间（t0），简称为极化时间t0”；2.单位长度内分子团、分子和原子被外场极化并产生次生光的次数（n）。
四、材料折射率与光能吸收的关系
光的吸收主要取决于材料的能带间隙。
能带间隙与折射率本质上是用到材料的不同属性，两者并无直接联系。
但在实际情况中，如正入射和偏角度，吸收的情况会有所不同。
五、计算材料折射率的方法
计算材料折射率的方法有多种，如自准直法。
在测角仪上通过观察和调整建立最小偏向角光路或自准直光路，根据折射定律nsini/sin，测出入射角和折射角，即可求得折射率。
总结：材料折射率是描述材料对光传播特性的一种重要参数，测定方法多样，影响因素丰富。
布儒斯特角法测量金属薄膜折射率
分别取参数 3 和 0 ，做反 射率随入射角 的变化曲线， 反射率的极小 值不为零。
因素一：金属薄膜折射率的虚部
因素二：薄膜上下表面多次反射
金属薄膜样品在界面1、2上都有反射效应 可只考虑界面1、2各反射一次
同时，计及界面2反射光的衰减因子e2d cos''
因素二：薄膜上下表面多次反射
布儒斯特角法测量 金属薄膜折射率
——并解释不消光现象
布儒斯特角法
P偏振光入射到介质1、 2的界面，其反射光遵 循如下公式：
E// ' tan( ")
E// tan( ")
当入射角和折射角满足
"=90o时，E / / ' 此0
B
时入射角称为布儒斯特
角 B
布儒斯特角法
利用折射定律，可知布儒斯特角满足下式
定标厚度与折射率的关系后可通过测量折射率来 方便的确定铜膜厚度。
谢谢！
考虑到金属薄膜具有复折射率：
薄膜介电常数：2=n2 i
空气介电常数：1 n1 1
反射光强公式变为：
E E ' s s i in n c c o o s s s s i in n " " c c o o s s " " i i s s i in n " " c c o o s s / /n n 1 1
则反射率的表达式为：
Rrp2rp22e-2dcos''
n2cos
n2sin22n'2
1sinn22
n'2sinn22
2 e-2dcos''
n2cos n2sin2
n'2
布儒斯特定律测折射率 用布儒斯特定律测量透明介质折射率
布儒斯特定律测折射率用布儒斯特定律测量透明介质折射率 1.实验目的1.观察光在界面上反射和折射时，发生的偏振现象；2.利用布儒斯特定律测量介质的折射率。
2.实验原理2.1光的偏振状态[5]光是一种电磁波,是横波,它的电矢量E和磁矢量 H相互垂直,且垂直于光的传播方向 C（图2.1-1）,偏振现象是横波所独有的特征。
在研究光现象时,通常将 E叫做光矢量,E 的振动叫做光振动。
图2.1-1在光的传播过程中,如果光矢量 E 始终在一个固定的平面沿一个固定的方向振动,这种光称为线偏振光或平面偏振光。
在垂直于传播方向的平面内,沿各方向振动的光矢量的分布各项均匀,而且各方向光振动的振幅都相同,这种光称为自然光。
光的电矢量在某个方向上出现的几率大于其他的方向,即在较长的时间内电矢量在某个方向上较强,这样的光称为部分偏振光。
如图 2.1-2 所示。
偏振光自然光部分偏振光图 2.1-22.2光在界面上反射和折射时,发生的偏振现象及布鲁斯特定律自然光在两种媒质的分界面上反射和折射时,反射光和折射光都将成为部分偏振光,在特定的情况下,反射光有可能成为完全偏振光。
例如,自然光射到玻璃界面上的反射和折射情况。
现在将自然光分解为两个振幅相等的分振动:其一和入射面入射光与界面法线方向构成的平面垂直,在图 2.2-1中用黑点表示与入射面垂直的振动;其二和入射面平行,在图中用短线表示和入射面平行的振动。
黑点和短线的多少形象地表示上述两个分振动所代表的光波的强弱光波的强弱和振幅平方成正比,在自然光中,黑点和短线是均匀分布的。
根据布儒斯特定律[2],当以布儒斯特角i0入射时,反射光为线偏振光只有垂直于入射面的振动,而折射光为部分偏振光平行于入射面的振动占主要成分,如图 2.2-1。
i0也称为起偏角。
根据布儒斯特定律，有：tan感谢您的阅读，祝您生活愉快。
布儒斯特角及其光学应用.
浅谈布儒斯特角及其光学应用摘要：随着科学技术的日益发展，现今除了利用布儒斯特角获得线偏振光外与布儒斯特角相关的实验概念，如其计算和测量等等在生产生活、科学研究、高校教学等方面均有十分广泛的用途和非常突出的实用价值。
因此，深入研究布儒斯特角，进一步拓展布儒斯特定律的实际应用，是现代光学的一个非常有价值的研究方向。
本文首先对布儒斯特角的来源向读者做了简单介绍，指出布儒斯特做了大量实验，终于在1815年，他发现当反射光与折射光垂直时，反射光完全偏振。
然后对布儒斯特角、布儒斯特定律、布儒斯特窗、布儒斯特条纹、布儒斯特体视镜等相关概念做了叙述。
紧接着为了读者更能清楚的理解布儒斯特定律，我简单对光的偏振现象为大家做了阐述。
最后，因为布儒斯特定律在生活中的应用有很多,并且具有很强的实用价值和可操作性,所以我们在了解研究布儒斯特角时，要对其应用进行合理的分类，本文中，我们将其应用分为四大类，即布儒斯特角在生产生活中的应用、在科学研究中的应用、在高校教学中的应用以及其他应用。
对于每类应用，我们会举出相应的实例，并为大家解释其中的原理。
关键词：布儒斯特角；布儒斯特定律；布儒斯特窗；光的偏振；光的波动性；On the Brewster angle and opticalapplicationsAbstract: With the development of science and technology, Now, In addition to using the Brewster angle to get outside of linearly polarized light, Concepts and experiments related to the Brewster angle, As its calculation and measurement in production and life, Scientific research, Teaching and other universities are very versatile and very prominent practical value. Therefore, In-depth study of the Brewster angle, Further expand the practical application of Brewster's law, Is a very valuable research direction of modern optics.Firstly, the source of the Brewster angle to the reader a brief introduction, Said: Brewster's done a lot of experiments, and finally in 1815, he found that when the reflection and refraction of light perpendicular to the light, the reflected light is completely polarized. Second, do a narrative to the Brewster angle, Brewster's law, Brewster windows, Brewster fringes Brewster stereoscope and other related concepts do a narrative. And then for the reader to understand Brewster's law more clearly, I simply described light polarization phenomena for everyone. Finally, because there are many uses of Brewster Law in life and has strong practical value and operability so when we learn the Brewster angle, we need make a reasonable classification of its uses, In this article, We make its uses into four categories, That Brewster angle in the production of life, In scientific applications, in university teaching and other applications. For each type of application, I will cite the appropriate instance and explain the principle.Keywords: Brewster angle; Brewster Law; Brewster window;Polarization of the light;Wave nature of light前言振动状态的传播就是波动，波动时物质运动的一种很普遍的形式。
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
光的偏振特性指的是光在传播过程传播特性中的一种现象，即当特定光栅棱镜作用于特性波时，该光的方向会产生一定的变化。
研究光的偏振特性的一种方法是通过测量布儒斯特角来了解。
布儒斯特角又称偏振角，是一种极其重要的分辨率技术，其用于感兴趣材料和成分斑驳状态、反射和折射率之间的关系，以及材料及成分的散射和发射属性；它把特定波限制在一定的方向，并能把摩擦从材料中区分出来。
布儒斯特角的测量实验可以探究光在传播方向上的变化，便于深入理解光的偏振特性。
实验中，先准备一个光分解仪，它由一条平行光栅光栅、一个全息片、和一个定向挡板组成，安装好后，在全息片和定向挡板中间放置布儒斯特角转动轴，并分别在0度和90度位置做标记，以用于测量布儒斯特角。
接下来，将准备好的光分解仪安装到光源上，这里可以采用平衡调制器模拟均衡的偏振信号，或者采用偏振激光仪，它所产生的信号是未均衡的偏振信号。
然后，将光源定位到球面反射器上，重复对偏振光的朝向进行测量，在全息片和定向挡板的0度和90度位置，记录下各自所观测到的强度值，再结合所用的计算方法，可以通过计算得到本次实验中布儒斯特角的值，来得出实验结论。
通过上述方式，可以得到布儒斯特角随特性波在光栅传播方向上的变化规律，以及偏振特性是怎样改变的，而这些知识对深入理解偏振特性具有至关重要的作用。
物理实验：测量光的折射率的实验方法
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。
利用布儒斯特角测量折射率
1.510835
6
334.8
301.5
56.7
1.522355
平均值
/
/
57.28333
1.557339
������������������
=
√∑6������=1(������������������ 5
−
���̅���̅���̅��� )2
=
0.702614166°
������������
=
√(������������������������������
利用布儒斯特角测量玻璃的折射率
林涵容 （华东师范大学 物理与材料科学学院，上海，201100） [摘要]偏振是光作为横波区别于纵波最明显的特征，但光接收器只能测量光的 强度无法测量光的偏振度。实验中常将光接收器与偏振片和波片等光学器件相结 合，来测量光的偏振度。根据光的偏振性原理和布儒斯特定律，通过测量光的偏 振度，来测量玻璃的折射率，探究新的折射率测量方式的同时，对布儒斯特角有 更直观的认识。 [关键词]布儒斯特角；折射率；偏振；光强
图 1[5] 菲涅尔公式的示意图
因此，欲使反射光为线偏振光，只要使������1
+
������2
=
������，���������′���1
2 ������������1
=
0。电矢量的平行分
量就完全不能反射，反射光中只剩下垂直于入射面的分量。即入射角和折射角之
和等于������，反射光电矢量的平行分量为 0，反射光为线偏振光，记此时的入射角为
2.1 布儒斯特角
马吕斯在 1809 年通过一块方解石晶体去看巴黎勒克森堡窗户反射的太阳光 时，无意中发现光在反射时可以产生偏振。当一束自然光在两种介质的界面上反 射和折射时，反射光和折射光的传播方向虽由折射和反射定律决定，但这两束光 的偏振态，要根据光的电磁理论，由磁场的边界条件决定。[3]
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布儒斯特角处反射光强不为零的现象
实验分析及结论
随后的工作
可以通过构建支架，搭建稳定性高的光路，来提 高测量精度
建立样品厚度的测量方案，讨论样品厚度与折射 率的关系
定标厚度与折射率的关系后可通过测量折射率来 方便的确定铜膜厚度。
tan B
n2 n1
若已知背景折射率n1，只要测得 B，就能算得
样品折射率n2
Байду номын сангаас
对金属薄膜n 为复数，用布儒斯特角法测
量的是 n实部
实验方法
改变入射角度，用光强 度计器寻找反射光的位 置，并记录对应入射角 的反射光强数据
寻找反射光光强最小时 对应的入射角即是布儒 斯特角
利用布儒斯特角计算样 品的折射率
2
3
3.30
3
2
3.45
介质基底
反射光强的极小值降到0 完全消光
铜膜
反射光强的极小值没有降到 0
不完全消光
不完全消光现象
不完全消光现象分析
实验检测最小时反射光的偏振性质，确定为P 偏振光
影响反射率最小值的两个因素
金属薄膜折射率的虚部 薄膜的两个界面多次反射
因素一：金属薄膜折射率的虚部
因素一：金属薄膜折射率的虚部
因素二：薄膜上下表面多次反射
金属薄膜样品在界面1、2上都有反射效应 可只考虑界面1、2各反射一次
同时，计及界面2反射光的衰减因子e2d cos ''
因素二：薄膜上下表面多次反射
则反射率的表达式为：
R rp2 rp22 e-2d cos''
n2cos
n2cos
布儒斯特角法测量 金属薄膜折射率
——并解释不消光现象
布儒斯特角法
P偏振光入射到介质1、 2的界面，其反射光遵 循如下公式：
E// ' tan( ")
E// tan( ")
当入射角和折射角满足
"=90o 时，E// ' 此0
B
时入射角称为布儒斯特
角 B
布儒斯特角法
利用折射定律，可知布儒斯特角满足下式
n2
sin2
2
n '2
n2 sin2
n '2
1
sin2
n2
1
sin2
n2
2
n
'2
sin2
n2
e-2d cos ''
n '2
sin2
n2
用参数2 d和 n描述薄膜的厚度和折射率
因素二：薄膜上下表面多次反射
1、2、3号样品模拟与实验结果对比
参数表：
样品 编号
2 d
n
1 1.7 2.5
实验光路图
样品制备
采用磁控溅射的方法制 备铜膜样品
样品的制备条件：功率 8W，电流0.2A，工作气 压1Pa
控制溅射时间制备不同 厚度的样品
样品编号
0 1 2
溅射时间 /min
5 4 3
3
2
测量得各实验样品的折射率
样品 溅射
编号 时间
（min）
0
5
折射率
n n1
tanB
2.14
1
4
2.47
2 1.5 3.3
3 1.4 3.4
因素二：薄膜上下表面多次反射
计算结果表明，总反射光强最小值不为零 衰减系数相关的参量2 d随膜的厚度增加而
增大 计算结果与实验曲线符合
实验分析及结论
铜膜经过热处理以后，样品的折射率远大于基 底的折射率.其数值大约为2.5~3.5
因为样品的Cu/Cu2O比例不一样，相同基片上 的铜膜，厚度不同，折射率也不同
考虑到金属薄膜具有复折射率：
薄膜介电常数：2 =n2 i
空气介电常数：1 n1 1
反射光强公式变为：
E ' sin cos sin "cos " i sin "cos / n1 E sin cos sin "cos " i sin "cos / n1
分别取参数 3 和 0，做反 射率随入射角 的变化曲线， 反射率的极小 值不为零。
谢谢！
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以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢 谢大家！