一种固体折射率测量的实验装置的制作方法

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＝tgθb

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。

技术实现要素：

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。

附图说明

图1是本发明实施例图；

图2是结构原理示意图；

图3是圆筒状的试验腔结构示意图

图中：底座1、半导体激光器2、安装座3、插座4、测试样品5、样品铁座6、柔性太阳能电池片7、转盘8、试验腔9、底盘10、旋转手柄11、旋转编码器12、立筒13、旋转齿轮14、顶盖15、分析仪16、偏振片转柄17、框线18。

具体实施方式

下面结合附图与实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，一种固体折射率测量实验装置，包括底座1、半导体激光器2、安装座3、旋转编码器12、立筒13、圆筒状的试验腔9、旋转手柄11、样品铁座6、分析仪16；

所述立筒13安装在底座1上，所述试验腔9安装在立筒13上端，所述试验腔9内侧壁贴有柔性太阳能电池片7。所述试验腔9由底盘、侧壁以及顶盖15构成密闭的测试腔体，可在亮室实验，其中，侧壁开有激光孔，所述安装座3安装于试验腔侧壁的激光孔处，半导体激光器2与安装座3固定连接，安装座3内安放有可以转动的偏振片，通过调整偏振片偏振方向，可观测p或s曲线。

如图3所示，试验腔9内安装有转盘8和旋转齿轮14，所述旋转齿轮14嵌于试验腔9的底盘10内，所述转盘8为倒圆台结构，与底盘10同轴安装，嵌于底盘10上部，转盘8下部的侧面具有与所述旋转齿轮14啮合的齿轮结构；

旋转手柄11安装在底盘10的下端面，通过圆杆与旋转齿轮14相连；所述旋转编码器12固定在立筒13内，其测量轴穿过底盘10，与转盘8相连。通过旋转手柄11可转动转盘8，其旋转角度通过旋转编码器12读取。

所述待测样品5竖直粘贴、吸附或机械固定在样品铁座6侧面，样品铁座6放置在转盘8上，可以通过在转盘8上设置样品铁座6的位置标识，如图2所示，保证每次放入样品后，待测样品5与转盘8直径位于同一竖直平面内，这样就能保证入射光程与反射光程一致，都为墙体的半径，便于计算；位置标识为以转盘8圆心为中心点的十字线，也可以为如图2所示的框线，框线的一边与转盘8直径重合。

半导体激光器2发射的激光经偏振片后，穿过激光孔射至测试样品5面上，经测试样品5反射到柔性太阳能电池片7。通过旋转手柄11旋转转盘8，放置在上面的测试样品5随之转动，也即改变光的入射角，反射光射至柔性太阳能电池上。

所述旋转编码器12和柔性太阳能电池片7分别与分析仪16相连；图中，柔性太阳能电池片7通过连接在侧壁上的插座4与分析仪16相连，旋转编码器12的引岀线与分析仪16相连，分析仪16采集柔性太阳能电池片7的输出电压，获得反射光的光照强度，通过旋转编码器12获得激光相对于测试样本5的反射角度。通过实施测量，获得光强最小时对应的角度，进而获得测试样品5的折射率。图中，半导体激光器2由分析仪16供电。

需要说明的是，本发明中，可以使得偏振片转动的安装座3属于本领域的通用产品，例如，安装座3开周向的槽，槽对应的圆周角为90°，槽内安装有与所述偏振片连接的偏振片转柄17。通过拨动偏振片转柄17，即可调整偏振片偏振方向。

最后，还要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
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。

技术研发人员：乐培界;谢文明;周锦生;斯公寿;周小风
受保护的技术使用者：杭州精科仪器有限公司
技术研发日：2017.06.15
技术公布日：2017.10.17