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1、选择性实验：二十六 利用布儒斯特定律测量玻璃折射率一、目的要求利用光反射后的起偏振作用，应用布儒斯特定律测量平面玻璃对钠光的折射率。实验要求达到：1. 认识光的偏振特性。2. 学会分光仪的调节方法。3. 理解和正确判断布儒斯特角的反射位置二、仪器设备分光仪、平面反射镜（或棱镜）、检偏器、钠光灯。三、参考书目1. 程守洙、江之永：普通物理学第三册（第三版），p.214218。2. 杨之昌、王潜智、邱榴贞：物理光学实验上册， p.198205。3. RM 惠特利、J 亚伍德：伦敦工学院200个物理实验，p.166168。4. 李允中、潘维济：基础光学实验， p.107114。5. AM 波蒂斯、H
2、D 杨：大学物理实验，p.219224。6. D 哈里德、R 瑞斯尼克：物理学第二卷第二册，p.577579。四、实验原理光是电磁波，是横波。凡振动仅限于光传播方向 平面内的一个固定方向，这种光称为偏振光。一个原 子或分子在某一瞬间所发出的光（亦称波列）是偏振 光。然而各原子或分子各自发出的光其振动方向各不 相同，因而它们的组合自然光是非偏振的，且没 有一个振动方向占有优势。实验证明，自然光在两种媒质的界面上反射或折 射时，发射光或折射光都将成为部分偏振光（即某一 振动方向上占优势）。图 1 就是在空气与玻璃界面上 （ MM ）自然光经反射和折射后光振动的变化情况。 图中黑点表示垂直纸面的振动
3、方向，短线表示平行于 入射面的振动方向，它们的多寡反映了两个方向的强弱。从图中可以看到，自然光从空气入射到玻璃后，反射光R中垂直纸面的振动占优势，而折射光R中平行入射面的振动占优势，它们都变成了部分偏振光。这一实验事实可用菲涅耳公式加以证知。 实验还发现，反射光和折射光的偏振化程度还与入射角i密切相关。布儒斯特（Brewster）从实验中确定，当入射角达到一个特定值时，反射光R将是完全偏振光（一切光振动方向均垂直于纸面）。 这个特定值就是布儒斯特定律：ntan i = 2Bn1式中n是媒质1的相对折射率；n2是媒质2的相 对折射率；为了纪念这位科学家的功绩，将i称B 为布儒斯特角（图 2）。本
4、实验是在分光仪上进行测量，当分光仪的 望远镜上套上一个可以旋转的检偏器时，即可对 反射光R进行偏振度的判别；当R是部分偏振光 时，旋转检偏器可观察到部分消光现象；当入射 角i = i时，旋转检偏器至某一位置将出现全消B光现象。依据这一实验现象，可以确定布儒斯特角位置，它与入射光位置间构成角9 ，由图3可知.180。一9五、仪器的调整由于布儒斯特角 i 是在分光仪上测量的B（实际上实验的直测量是9角），因此为保证测量的准确，必须要调整到使i （也是9）所在的B平面与分光仪的刻度盘平行。为此，分光仪必须 具备下列条件：1. 要有一束平行光入射到平面镜上。2. 平面镜应与分光仪转轴平行。3. 确保望
5、远镜能接收从平面镜上反射回 来的平行光。请实验者参阅大学物理实验基础教程附录六中至于具体的调整原理、方法、步骤及判据 的“十三、望远镜、测量显微镜的结构和调整”和“十四、分光仪”。六、观察与思考1-从理论分析可知，当入射角i为1b时，反射光R为完全偏振光，实验应有全消光现象，但实际情况是消光不完全，为什么？2. 该实验对于布儒斯特角i的判断不太准确，因为没有一个突变现象；有否措施使得测量尽量B准确些？3. 试在平行光管的出射口套上一个检偏器，然后进行一系列的观察，可观察到一些什么现象？七、测量提示因本实验对布儒斯特角i位置的判断不会太准确，所以测量数据可能比较分散，因此需要进行 B多次测量（至少6 次以上），每次测量时应重新判断消光位置。空弓浙射率=叫Tjfajfcif谢率g叫
