本發(fā)明屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，更具體地說，它屬于大專院校物理實(shí)驗(yàn)中一種固體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，并可以驗(yàn)證菲涅爾定律。

背景技術(shù)：

光波通過兩種均勻的介質(zhì)分界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射與折射，在任何時(shí)刻，入射波和反射波的電矢量都可以分成兩個(gè)矢量，一個(gè)平行于入射面(用p表示)，一個(gè)垂直于入射面(用s表示)，根據(jù)菲涅爾定律，在從光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)的傳播形式中：p光的反射強(qiáng)度先是隨入射角的增大而逐漸減小，到某一角度時(shí)會(huì)出現(xiàn)反射光強(qiáng)趨零的現(xiàn)象(實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)為光強(qiáng)最小)，而該角度就是布魯斯特角，一旦入射角的增大超過布魯斯特角，反射光強(qiáng)就迅速呈現(xiàn)增強(qiáng)。若媒質(zhì)不同，反射強(qiáng)度與入射角的變化曲線是不同的。

根據(jù)菲涅爾定律，折射率的計(jì)算由以下公式完成：

n2＝tgθb

為驗(yàn)證菲涅爾定律和測(cè)量固體折射率，需要記錄不斷改變的入射角，并同時(shí)跟蹤測(cè)量反射光的光強(qiáng)，才能獲得反射強(qiáng)度與入射角的變化曲線，測(cè)量光強(qiáng)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的角度，進(jìn)而測(cè)量折射率(若偏振片旋轉(zhuǎn)90°可觀察p或s)。

但現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置是在樣品轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣安裝裝有光電轉(zhuǎn)換器的搖臂，變化一個(gè)入射角，就需來回轉(zhuǎn)搖臂找尋反射光光強(qiáng)最大時(shí)的角度。誤差大，且很不方便，還須在暗室實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種固體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種固體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括底座、半導(dǎo)體激光器、安裝座、旋轉(zhuǎn)編碼器、立筒、圓筒狀的試驗(yàn)腔、旋轉(zhuǎn)手柄、樣品鐵座、分析儀器；所述立筒安裝在底座上，所述試驗(yàn)腔安裝在立筒上端，所述試驗(yàn)腔內(nèi)側(cè)壁貼有柔性太陽能電池片。所述試驗(yàn)腔側(cè)壁開有激光孔，所述安裝座前端與激光孔連接，半導(dǎo)體激光器與安裝座后端固定連接，安裝座內(nèi)安裝有偏振片。試驗(yàn)腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)盤和旋轉(zhuǎn)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)齒輪嵌于試驗(yàn)腔的底盤內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤為倒圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，與底盤同軸安裝，下部的側(cè)面具有與所述旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合的齒輪結(jié)構(gòu)；

旋轉(zhuǎn)手柄安裝在底盤的下端面，通過圓桿與旋轉(zhuǎn)齒輪相連；所述旋轉(zhuǎn)編碼器固定在立筒內(nèi)，其測(cè)量軸穿過底盤，與轉(zhuǎn)盤中心軸相連。所述樣品鐵座位于轉(zhuǎn)盤上，負(fù)載于樣品鐵座上的待測(cè)樣品與轉(zhuǎn)盤直徑位于同一豎直平面內(nèi)；半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光經(jīng)偏振片后，穿過激光孔射入到固定在樣品鐵座上的測(cè)試樣品上，經(jīng)測(cè)試樣品反射到柔性太陽能電池片。所述旋轉(zhuǎn)編碼器和柔性太陽能電池片與分析儀相連；分析儀采集柔性太陽能電池片的輸出電壓，獲得反射光的光照強(qiáng)度，通過旋轉(zhuǎn)編碼器獲得激光相對(duì)于測(cè)試樣品的反射角度。

進(jìn)一步地，安裝座內(nèi)的偏振片可轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述安裝座開周向的槽，槽內(nèi)安裝有與所述偏振片連接的偏振片轉(zhuǎn)柄。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)盤上刻有樣品鐵座的位置標(biāo)識(shí)，使得負(fù)載于樣品鐵座上的待測(cè)樣品與轉(zhuǎn)盤直徑位于同一豎直平面內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述位置標(biāo)識(shí)為以轉(zhuǎn)盤圓心為中心點(diǎn)的十字線，或?yàn)榕c轉(zhuǎn)盤直徑相切的框線。

由于采用上述技術(shù)方案，該發(fā)明具有如下有益效果：

1.采用長(zhǎng)條柔性太陽能電池及旋轉(zhuǎn)編碼器，不需用搖臂，就可準(zhǔn)確測(cè)量到反射信號(hào)最大值及反射角度。

2.可連續(xù)變化入射角，同步輸出反射信號(hào)和角度供分析儀器，測(cè)量固體折射率、驗(yàn)證菲涅爾定律等。

3.不受外界雜散光影響，可在亮室實(shí)驗(yàn)，減少誤差。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例圖；

圖2是結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3是圓筒狀的試驗(yàn)腔結(jié)構(gòu)示意圖

圖中：底座1、半導(dǎo)體激光器2、安裝座3、插座4、測(cè)試樣品5、樣品鐵座6、柔性太陽能電池片7、轉(zhuǎn)盤8、試驗(yàn)腔9、底盤10、旋轉(zhuǎn)手柄11、旋轉(zhuǎn)編碼器12、立筒13、旋轉(zhuǎn)齒輪14、頂蓋15、分析儀16、偏振片轉(zhuǎn)柄17、框線18。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1和圖2所示，一種固體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，包括底座1、半導(dǎo)體激光器2、安裝座3、旋轉(zhuǎn)編碼器12、立筒13、圓筒狀的試驗(yàn)腔9、旋轉(zhuǎn)手柄11、樣品鐵座6、分析儀16；

所述立筒13安裝在底座1上，所述試驗(yàn)腔9安裝在立筒13上端，所述試驗(yàn)腔9內(nèi)側(cè)壁貼有柔性太陽能電池片7。所述試驗(yàn)腔9由底盤、側(cè)壁以及頂蓋15構(gòu)成密閉的測(cè)試腔體，可在亮室實(shí)驗(yàn)，其中，側(cè)壁開有激光孔，所述安裝座3安裝于試驗(yàn)腔側(cè)壁的激光孔處，半導(dǎo)體激光器2與安裝座3固定連接，安裝座3內(nèi)安放有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的偏振片，通過調(diào)整偏振片偏振方向，可觀測(cè)p或s曲線。

如圖3所示，試驗(yàn)腔9內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)盤8和旋轉(zhuǎn)齒輪14，所述旋轉(zhuǎn)齒輪14嵌于試驗(yàn)腔9的底盤10內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤8為倒圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，與底盤10同軸安裝，嵌于底盤10上部，轉(zhuǎn)盤8下部的側(cè)面具有與所述旋轉(zhuǎn)齒輪14嚙合的齒輪結(jié)構(gòu)；

旋轉(zhuǎn)手柄11安裝在底盤10的下端面，通過圓桿與旋轉(zhuǎn)齒輪14相連；所述旋轉(zhuǎn)編碼器12固定在立筒13內(nèi)，其測(cè)量軸穿過底盤10，與轉(zhuǎn)盤8相連。通過旋轉(zhuǎn)手柄11可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤8，其旋轉(zhuǎn)角度通過旋轉(zhuǎn)編碼器12讀取。

所述待測(cè)樣品5豎直粘貼、吸附或機(jī)械固定在樣品鐵座6側(cè)面，樣品鐵座6放置在轉(zhuǎn)盤8上，可以通過在轉(zhuǎn)盤8上設(shè)置樣品鐵座6的位置標(biāo)識(shí)，如圖2所示，保證每次放入樣品后，待測(cè)樣品5與轉(zhuǎn)盤8直徑位于同一豎直平面內(nèi)，這樣就能保證入射光程與反射光程一致，都為墻體的半徑，便于計(jì)算；位置標(biāo)識(shí)為以轉(zhuǎn)盤8圓心為中心點(diǎn)的十字線，也可以為如圖2所示的框線，框線的一邊與轉(zhuǎn)盤8直徑重合。

半導(dǎo)體激光器2發(fā)射的激光經(jīng)偏振片后，穿過激光孔射至測(cè)試樣品5面上，經(jīng)測(cè)試樣品5反射到柔性太陽能電池片7。通過旋轉(zhuǎn)手柄11旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤8，放置在上面的測(cè)試樣品5隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，也即改變光的入射角，反射光射至柔性太陽能電池上。

所述旋轉(zhuǎn)編碼器12和柔性太陽能電池片7分別與分析儀16相連；圖中，柔性太陽能電池片7通過連接在側(cè)壁上的插座4與分析儀16相連，旋轉(zhuǎn)編碼器12的引岀線與分析儀16相連，分析儀16采集柔性太陽能電池片7的輸出電壓，獲得反射光的光照強(qiáng)度，通過旋轉(zhuǎn)編碼器12獲得激光相對(duì)于測(cè)試樣本5的反射角度。通過實(shí)施測(cè)量，獲得光強(qiáng)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的角度，進(jìn)而獲得測(cè)試樣品5的折射率。圖中，半導(dǎo)體激光器2由分析儀16供電。

需要說明的是，本發(fā)明中，可以使得偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝座3屬于本領(lǐng)域的通用產(chǎn)品，例如，安裝座3開周向的槽，槽對(duì)應(yīng)的圓周角為90°，槽內(nèi)安裝有與所述偏振片連接的偏振片轉(zhuǎn)柄17。通過撥動(dòng)偏振片轉(zhuǎn)柄17，即可調(diào)整偏振片偏振方向。

最后，還要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明還可以有許多變形，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置。把半導(dǎo)體激光器發(fā)岀的光朿透過偏振片射到片狀固體樣品上，其所產(chǎn)生的反射光射在長(zhǎng)條柔性太陽能電池上轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出；樣品放置在圓筒狀的試驗(yàn)腔的轉(zhuǎn)盤上以改變光朿入射角，同時(shí)轉(zhuǎn)盤下聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出角度信息，配合分析儀器，就可以測(cè)量固體折射率、驗(yàn)證菲涅爾定律等，并可在亮室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：樂培界;謝文明;周錦生;斯公壽;周小風(fēng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州精科儀器有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.15
技術(shù)公布日：2017.10.17