双色线偏振光布儒斯特定律演示仪的制作方法
【专利摘要】一种双色线偏振光布儒斯特定律演示仪，利用两束等强度的振动方向平行于入射面和垂直于入射面的双色线偏振光代替自然光来观测布儒斯特定律的现象，也可测量透明介质折射率。中心立柱固定在正方形底座上方，刻度盘固定在中心立柱上方，三个旋转臂通过中心孔与中心立柱相连，其中一个旋转臂固定半导体激光器、偏振片和旋转臂定位指针，另外两个固定接收屏及旋转臂定位指针，半导体激光器、偏振片、接收屏和旋转臂定位指针均固定在旋转臂的竖直中心线上，两个半导体激光器为纵向分布在旋转臂上，激光器选用不同波长的可见光源，两个偏振片通过胶水固定在两束半导体激光器前端，刻度盘上通过螺栓安装两个固定夹板，两个固定夹板之间放置透明介质片堆。
【专利说明】
双色线偏振光布儒斯特定律演示仪
技术领域
[0001]本发明涉及一种双色线偏振光布儒斯特定律演示仪，属于一种波动光学演示仪器。【背景技术】
[0002]布儒斯特定律是大学物理课程中关于波动光学的重要理论之一。该定律指出当自然光以布儒斯特角入射到两种介质分界面时，反射光会成为振动平面垂直于入射面的线偏振光，折射光为振动平面平行于入射面的光强较强的部分偏振光。根据布儒斯特定律，可以推断，当光以布儒斯特角入射到玻璃片堆时，折射光也可以成为线偏振光。
[0003]该定律所描述的理论和现象是学生日常无法观测的，必修通过一定的演示仪器让学生观测到其中的现象，帮助学生理解物理理论。
[0004]目前大部分演示布儒斯特定律的仪器主要侧重于通过旋转偏振片观察反射光的偏振态，存在的问题就是不便于在课堂上让学生们同时观测现象。
【发明内容】
[0005]针对在课堂上让学生们对布儒斯特定律的现象进行同时观测的目的，利用自然光可以表示成两束等强度的，振动方向相互垂直的线偏振光的思想，本发明用两束等强度的振动方向平行于入射面和垂直于入射面的双色线偏振光代替自然光入射到透明介质片 (堆)上，通过观测两种光在反射光接收屏、折射光接收屏上光强的变化，演示布儒斯特定律的现象。
[0006]本发明的技术方案是以下述方式实现的:
[0007]—种双色线偏振光布儒斯特定律演示仪，其特征在于:该布儒斯特演示仪包含底座1、刻度盘2、接收屏3、半导体激光器4、偏振片5、透明介质片堆6、旋转臂7、调整螺栓8、固定夹板9,活动夹板10、中心立柱11、旋转臂定位指针12;中心立柱11固定在正方形底座1上方，刻度盘2固定在中心立柱11上方，三个旋转臂7通过中心孔与中心立柱11相连，其中一个旋转臂7固定半导体激光器4、偏振片5和旋转臂定位指针12,另外两个旋转臂7分别固定接收屏3及旋转臂定位指针12,半导体激光器4、偏振片5、接收屏3和旋转臂定位指针12均固定在旋转臂7的竖直中心线上，两个半导体激光器4为纵向分布，固定在旋转臂7上，两个半导体激光器4选用不同波长的可见光源，两个偏振片5通过胶水固定在两束半导体激光器4前端，其中一个偏振片5偏振化方向为竖直方向，另一个偏振片5偏振化方向为水平方向，刻度盘2上通过螺栓安装两个固定夹板9,两个固定夹板之间放置透明介质片堆6,通过调整螺栓 8推动活动夹板10对透明介质片堆6进行固定。
[0008]两个半导体激光器4选用不同波长的可见光源，经过偏振片5后入射到透明介质片堆6的线偏振光的偏振面分别平行于和垂直于入射面。透明介质片堆6的法线方向沿刻度盘 2的90°角方向，半导体激光器4的光到透明介质片堆6的入射角、反射角和折射角由旋转臂定位指针12在刻度盘2上指示，并能直接验证观察满足布儒斯特定律时反射光垂直于折射光。
[0009]该演示仪器具有如下效果:
[0010]1)当半导体激光器的光到透明介质片堆的入射角等于布儒斯特角时，反射光只有一种颜色，折射光有两种颜色，随着透明介质片堆中介质片数量的增加，折射光也只有一种颜色，并且与反射光颜色不同，当入射角不等于布儒斯特角时，反射光和折射光都有两种颜色;2)通过改变介质片堆中介质片的数量，用介质片堆来实现折射光变成线偏振光的效果； 3)可以观测到入射光以布儒斯特角入射时，反射光和折射光成90°角;4)能用来测量不同介质片的折射率。【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图。
[0012]图2为本发明的固定透明介质装置示意图。
[0013]图3为本发明的半导体激光器示意图。
[0014]图4为本发明的偏振片结构示意图。
[0015]图5为本发明的刻度盘位置示意图。
[0016]图6为本发明的安装半导体激光器的旋转臂示意图。
[0017]图7为本发明的安装接收屏的旋转臂示意图。
[0018]图8为本发明在非布儒斯特角入射时的效果模拟图(左边为反射光接收屏，右边为折射光接收屏)。
[0019]图9为本发明以布儒斯特角入射单片透明介质片时的效果模拟图(左边为反射光接收屏，右边为折射光接收屏)。[〇〇2〇]图10为本发明以布儒斯特角入射透明介质片堆时的效果模拟图(左边为反射光接收屏，右边为折射光接收屏)。【具体实施方式】[0021 ]如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，该装置为一种布儒斯特定律演示仪，该装置操作便捷，结构简单，效果明显。一种双色线偏振光布儒斯特定律演示仪，其特征在于: 该布儒斯特演示仪包含底座1、刻度盘2、接收屏3、半导体激光器4、偏振片5、透明介质片堆 6、旋转臂7、调整螺栓8、固定夹板9、活动夹板10、中心立柱11、旋转臂定位指针12。[〇〇22]中心立柱11固定在正方形底座1上方，刻度盘2固定在中心立柱11上方，三个旋转臂7通过中心孔与中心立柱11相连，其中一个旋转臂7固定半导体激光器4、偏振片5和旋转臂定位指针12,另外两个旋转臂7固定接收屏3及旋转臂定位指针12,半导体激光器4、偏振片5、接收屏3和旋转臂定位指针12均固定在旋转臂7的竖直中心线上，两个半导体激光器4 为纵向分布，通过孔镶嵌在旋转臂7上，两个半导体激光器4选用不同波长的可见光源，两个偏振片5通过胶水固定在两束半导体激光器4前端，其中一个偏振片5偏振化方向为竖直方向，另一个偏振片5偏振化方向为水平方向，刻度盘2上通过螺栓安装两个固定夹板9,两个固定夹板之间放置透明介质片堆6,组成透明介质片堆6的透明介质片的片数通过调整螺栓 8推动活动夹板10进行调节并对透明介质片堆6进行固定。
[0023]两个半导体激光器4选用不同波长的可见光源，经过偏振片5后入射到透明介质片堆6的线偏振光的偏振面分别平行于和垂直于入射面。透明介质片堆6的法线方向沿刻度盘 2的90度角方向，半导体激光器4的光到透明介质片堆6的入射角、反射角和折射角由旋转臂定位指针12在刻度盘2上指示，并能直接验证观察满足布儒斯特定律时反射光垂直于折射光。
【主权项】
1.一种双色线偏振光布儒斯特定律演示仪，其特征在于:该布儒斯特演示仪包含底座(I)、刻度盘(2)、接收屏(3)、半导体激光器(4)、偏振片(5)、透明介质片堆(6)、旋转臂(7)、 调整螺栓(8)、固定夹板(9)，活动夹板(10)、中心立柱(11)、旋转臂定位指针(12);中心立柱(II)固定在正方形底座(1)上方，刻度盘(2)固定在中心立柱(11)上方，三个旋转臂(7)通过 中心孔与中心立柱(11)相连，其中一个旋转臂(7)固定半导体激光器(4)、偏振片(5)和旋转 臂定位指针(12)，另外两个旋转臂(7)分别固定接收屏(3)及旋转臂定位指针(12)，半导体 激光器(4)、偏振片(5)、接收屏(3)和旋转臂定位指针(12)均固定在旋转臂(7)的竖直中心 线上，两个半导体激光器(4)为纵向分布，固定在旋转臂(7)上，两个半导体激光器(4)选用 不同波长的可见光源，两个偏振片(5)通过胶水固定在两束半导体激光器(4)前端，其中一 个偏振片(5)偏振化方向为竖直方向，另一个偏振片(5)偏振化方向为水平方向，刻度盘(2) 上通过螺栓安装两个固定夹板(9)，两个固定夹板之间放置透明介质片堆(6)，通过调整螺 栓(8)推动活动夹板(10)对透明介质片堆(6)进行固定。
【文档编号】G09B23/22GK105957430SQ201610515181
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月2日
【发明人】邱菊, 张子昊, 谈笑, 郑皓, 刘小冬
【申请人】北京工业大学