使用椭偏仪测量玻璃棱镜折射率的方法
椭圆偏振光法测量薄膜的厚度和折射率
椭圆偏振光法测量薄膜的厚度和折射率摘要：本实验中，我们用椭圆偏振光法测量了MgF 2,ZrO 2,TiO 2三种介质膜的厚度和折射率，取MgF 2作为代表，测量薄膜折射率和厚度沿径向分布的不均匀性，此外还测量了Au 和Cr 两种金属厚膜的折射率和消光系数。
掌握了椭圆偏振光法的基本原理和技术方法。
关键词：椭偏法，折射率，厚度，消光系数 引言：薄膜的厚度和折射率是薄膜光电子器件设计和制备中不可缺少的两个参数。
因此，精确而迅速地测定这两个参数非常重要。
椭圆偏振光法就是一个非常重要的方法。
将一束单色椭圆偏振光投射到薄膜表面，根据电动力学原理，反射光的椭偏状态与薄膜厚度和折射率有关，通过测出椭偏状态的变化，就可以推算出薄膜的厚度和折射率。
椭圆偏振光法是目前测量透明薄膜厚度和折射率时的常用方法，其测量精度高，特别是在测量超薄薄膜的厚度时其灵敏度很高，因此常用于研究薄膜生长的初始阶段，而且由于这种方法时非接触性的，测量过程中不破坏样品表面，因而可用于薄膜生长过程的实时监控。
本实验的目的是掌握椭偏法测量薄膜的厚度和折射率的原理和技术方法。
测量几种常用介质膜的折射率和厚度，以及金属厚膜的复折射率。
原理：1. 单层介质膜的厚度和折射率的测量原理（1）光波在两种介质分界面上的反射和折射，有菲涅耳公式：121122112112211122322323223223322233cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos cos p s p s n n r n n n n r n n n n r n n n n r n n ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-⎧=⎪+⎪-⎪=⎪+⎪⎨-⎪=⎪+⎪-⎪=⎪+⎩（tp-1）; （2）单层膜的反射系数图1 光波在单层介质膜中传播以上各式中1n 为空气折射率，2n 为膜层的折射率，3n 为衬底折射率。
1ϕ为入射角，2ϕ，3ϕ分别为光波在薄膜和衬底的折射角。
椭偏法测折射率
椭偏法测折射率物理学3班林小思20082301029椭偏法测折射率摘要：本文通过对椭偏法测折射率的实验进行进一步探究，研究其误差来源以及减小误差的最佳的入射角。
为椭偏法测折射率的实验做进一步探究和实验分析。
关键词：椭偏法折射率入射角前沿：在近代科学技术的许多部门中对各种薄膜的研究和应用日益广泛。
因此，更加精确和迅速地测定一给定薄膜的光学参数已变得更加迫切和重要。
在实际工作中虽然可以利用各种传统的方法测定光学参数，但椭圆偏振法具有自己独特的优点，是一种灵敏度、精度较高、非破坏性的测量，是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法。
它能同时测定膜的厚度和折射率。
椭偏法是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法。
由于数学处理上的困难，椭偏法的基本原理及应用直到20世纪40年代计算机出现以后才发展起来。
椭偏法技术与仪器经过几十年的不断改进，已从手动进入到全自动、变入射角、变波长和实时监测，有些椭偏仪还具有成像功能，极大地促进了纳米薄膜技术的发展。
椭偏法的测量精度很高（比一般的干涉法高一至二个数量级），测量灵敏度也很高（可探测生长中的薄膜小于0.1nm的厚度变化）。
利用椭偏法可以测量薄膜的厚度和折射率，也可以测定材料的吸收系数或金属的复折射率等光学参数。
因此，椭偏法在半导体材料、光学、化学、生物学和医学等领域有着广泛的应用。
本实验采用单波长消光法椭偏测厚仪,测量不同金属的折射率，并调整仪器的误差，提高实验精度。
一、实验原理椭偏法的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经一取向一定的1/4波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。
根据线偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。
假设待测薄膜是均匀涂镀在衬底上的透明通信膜层。
如上图所示，n1，n2 和n3 分别为环境介质，薄膜和衬底的折射率，薄膜的厚度为d。
椭偏法测薄膜厚度和折射率
椭偏法测薄膜厚度和折射率主要的操作步骤：.步骤1 打开高压开关。
步骤3 把SiO2样品放在测试台上，调节起偏器P 的手轮和检偏器A 的手轮，使红色光点最强。
步骤4 转动检偏器A 手轮，从检偏器A 的读数目镜中观测为15O ，再转动起偏器P 手轮（0—180 O ，使红窗光点基本消失。
步骤5 把红窗的手柄向左旋转，关闭红窗，此时μA 表有指示。
转动起偏器P 手轮和检偏器A 手轮，使μA 表指示趋于0，（或最小），记下检偏器读数A1（0＜A1＜90o ）和起偏器读数P1。
步骤6 转动起偏器P 手轮，使P=P1＋90O ，再转动A 手轮，使μA 表指示最小，记下检偏器读数A2（90O ＜A2＜180O ）值。
步骤7 转动检偏器A 手轮，A 为180O-A1，转动P 手轮，使μA 表最小，记下起偏器读数P2的值．实验原理一束单色光经样片表面反射后，其光振动的振幅和位相都会发生变化，变化的程度由样片薄膜的厚度，折射率及样片衬底的折射率等决定。
下面以衬底上的透明薄膜为倒，分几方面对原理加以说明。
1、边界上光的反射和折射一单色光由折射率为n l 的介质入射到边界，入射角为φ1：，其折射部分穿过边界进入折射率为n 2的介质中，折射角为φ2。
光学中定义入射光、反射光、法线所构成的平面叫入射面。
光振动平行入射面的光波叫p 波，垂直入射面的光波叫s 波。
依次记p 波和s 波的反射系数与折射系数分别为r p ， r s ，t p ，t s ，根据电磁波的反射和折射理论各系数可表示如下：（1）式中E 表示光振动的电矢量，下标I ，refr 分别表示入射、反射和折射，方程（1）称为Fresnel 公式。
光在介质中的传播服从光的可逆性原理，即光由介质n 2以p 2角人射到边界，穿过边界进入n 1介质，其折射角为φ1，此时p 波和s 波的反射系数和折射系数依次记为r p *，r ps *，，t p * ，t s *，则根据可逆性原理，参照(1)式得（2）由式（1）、（2）可得⎪⎩⎪⎨⎧-=-=⎪⎩⎪⎨⎧-=-=2s s *s 2p p *p s*s p *p r 1t t r 1t t r r r r （3）2、薄膜系统的反射率-椭偏法基本公式衬底表面覆有均匀的各向同性薄膜，φ0表示单色光的入射角，φ1表示薄膜内的折射角，φ2表示衬底内的“折射角”， I 表示空气与藩膜的分界面， Ⅱ表示薄胳与衬底的分界面， n o 为空气折射率，n 1为透明薄膜折射率， n 2为衬底的复数折射率，因为通常的衬底是吸边介质(例如硅，砷化镓等)，故有iK n n 2-=∧K 为消光系数， n 2上标“^”表示该量是复数。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率□实验背景介绍椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。
椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。
结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。
□实验原理在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后，光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的。
通常，设介质层为n1、n2、n3，φ1为入射角，那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉，如图(1-1)图(1-1)这里我们用2δ表示相邻两分波的相位差，其中δ=2πdn2cosφ2/λ ，用r1p、r1s 表示光线的p分量、s分量在界面1、2间的反射系数，用r2p 、r2s表示光线的p分、s分量在界面2、3间的反射系数。
由多光束干涉的复振幅计算可知：其中Eip和Eis 分别代表入射光波电矢量的p分量和s分量，Erp和Ers分别代表反射光波电矢量的p分量和s分量。
现将上述Eip、Eis 、Erp、Ers四个量写成一个量G，即：我们定义G为反射系数比，它应为一个复数，可用tgψ和Δ表示它的模和幅角。
上述公式的过程量转换可由菲涅耳公式和折射公式给出：G是变量n1、n2、n3、d、λ、φ1的函数(φ2 、φ3可用φ1表示) ，即ψ=tg-1f，Δ=arg| f |，称ψ和Δ为椭偏参数，上述复数方程表示两个等式方程：[tgψe iΔ]的实数部分=的实数部分[tgψe iΔ]的虚数部分=的虚数部分若能从实验测出ψ和Δ的话，原则上可以解出n2和d (n1、n3、λ、φ1已知)，根据公式(4)~(9)，推导出ψ和Δ与r1p、r1s、r2p、r2s、和δ的关系：由上式经计算机运算，可制作数表或计算程序。
玻璃的折射率测量实验方法与数据处理
玻璃的折射率测量实验方法与数据处理折射率是衡量光在介质中传播速度变化的指标，也是评估材料光学性质的重要参数之一。
在材料科学和光学研究中，准确测量折射率对于理解光与物质相互作用的机理至关重要。
本文将介绍玻璃的折射率测量实验方法与数据处理。
一、实验方法1. 原理说明玻璃的折射率可以通过测量入射光线在空气与玻璃之间的折射角和折射光线在玻璃与空气之间的折射角，利用斯涅尔定律计算得出。
对于一束从空气垂直入射到玻璃表面的光线，其入射角为i，折射角为r。
根据斯涅尔定律，有折射定律的表达式：n1*sin(i) = n2*sin(r)。
其中，n1为空气的折射率（近似为1），n2为玻璃的折射率。
2. 实验装置为了测量玻璃的折射率，我们需要以下实验装置：- 一束光源- 一个可转动的望远镜和刻度盘- 一块平面玻璃样品- 一个角度测量装置3. 实验步骤（1）将光源对准玻璃表面，使光线垂直入射。
（2）通过调节望远镜和刻度盘的角度，将望远镜准确对准折射光线的方向。
（3）记录入射角和折射角的数值。
（4）重复实验多次，取平均值以提高测量结果的准确性。
二、数据处理为了得到准确的玻璃折射率，我们需要对实验数据进行处理。
1. 数据处理方法（1）计算入射角的正弦值sin(i)和折射角的正弦值sin(r)。
（2）利用斯涅尔定律的公式，根据测得的sin(i)和sin(r)计算折射率n2：n2 = n1 * sin(i) / sin(r)。
2. 典型数据示例为了更好地理解数据处理方法，我们给出一个典型的数据示例。
假设我们测量的入射角为30°，折射角为20°。
代入斯涅尔定律的公式中，可以得到玻璃的折射率。
n2 = 1 * sin(30°) / sin(20°) ≈ 1.5三、结果与讨论通过实验方法和数据处理，我们得到了玻璃的折射率。
玻璃的折射率值通常与材料类型和成分有关。
不同类型的玻璃具有不同的折射率，而且随着光的波长变化，折射率也会有所不同。
椭偏仪的测折射率和薄膜厚度
椭偏仪测折射率和薄膜厚度实验简介椭圆偏振光在样品表面反射后，偏振状态会发生变化，利用这一特性可以测量固体上介质薄膜的厚度和折射率。
它具有测量范围宽（厚度可从10^-10~10^-6m量级）、精度高（可达百分之几单原子层）、非破坏性、应用范围广（金属、半导体、绝缘体、超导体等固体薄膜）等特点。
目前商品化的全自动椭圆偏振光谱仪，利用动态光度法跟踪入射光波长和入射角改变时反射角和偏振状态的变化，实现全自动控制以及椭偏参数的自动测定、光学常数的自动计算等，但实验装置复杂，价格昂贵。
本实验采用简易的椭圆偏振仪，利用传统的消光法测量椭偏参数，使学生掌握椭偏光法的基本原理，仪器的使用，并且实际测量玻璃衬底上的薄膜的厚度和折射率。
在现代科学技术中，薄膜有着广泛的应用。
因此测量薄膜的技术也有了很大的发展，椭偏法就是70年代以来随着电子计算机的广泛应用而发展起来的目前已有的测量薄膜的最精确的方法之一。
椭偏法测量具有如下特点：1. 能测量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2个数量级。
2. 是一种无损测量，不必特别制备样品，也不损坏样品，比其它精密方法：如称重法、定量化学分析法简便。
3. 可同时测量膜的厚度、折射率以及吸收系数。
因此可以作为分析工具使用。
4. 对一些表面结构、表面过程和表面反应相当敏感。
是研究表面物理的一种方法。
实验仪器椭偏仪测折射率和薄膜厚度实验装置包括：激光器（氦氖或半导体）、分光计、光栏、望远镜、黑色反光镜、薄膜样品、起偏器、检偏器、1/4波片。
实验内容1. 熟悉并掌握椭偏仪的调整椭偏仪实物图椭偏仪结构示意图椭偏仪的实物如上图所示。
了解图中各部件的作用，并学会正确调整。
2. 调整光路，并使入射到样品的光为等幅椭圆偏振光(1) 安装半导体激光器并调整分光计，使半导体激光器光束、平行光轴的中心轴、望远镜筒的中心轴同轴。
(2) 标定检偏器透光轴的零刻度，并使检偏器的透光轴零刻度垂直于分光计主轴。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验
R A = tg−1 S = ψ
R P
因此，利用检偏器的方位角 A 便可确定ψ。 具体分析如下： 为方便起见，假定 A 角的取值在Ⅰ、Ⅳ象限。
（5-19-10）
1、 β' − β' = 0
S
P
4
使上式成立的 P 角记为 P1，如图 5-19-3 所示，合成线偏振光 E‘位于 XOY 右手坐标系的Ⅱ、 Ⅳ象限，所以 A 在第Ⅰ象限，记为 A1。即
[预习提要]
（1）、椭偏仪的结构和使用方法是怎样的？ （2）、椭偏仪的基本原理是什么？ （3）、椭偏仪的用途和特点是什么？
[实验要求]
（1）、进一步掌握椭偏仪的基本原理。 （2）、熟悉椭偏仪的结构和操作方法。 （3）、掌握处理实验数据的查表方法。
[实验目的]
（1）测量玻璃基底上的薄膜的厚度和折射率。 （2）测量金属的复折射率。
β' S
− β' P
=
π 0
(5-19-8)
所以，转动起偏器总可以找到某个方向角，使反射光成为线偏振光，即当
∆
=
2P 2P
− +
π 2 π 2
（5-19-9）
时，起偏器转到 P 方位角时，可使经过样品的反射光成为线偏振光，因此由起偏器的方位角 P 便可确 定Δ，至于经样品反射后的线偏振光的方向是由（5-19-6）式确定的。利用检偏器，转动其方位，当 检偏器方位角 A 与反射线偏振光振动方向垂直时，光束不能通过，出现消光，此时
检偏器度盘刻线及读数方式与λ/4 波片度盘相同。
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（a）
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椭偏仪测量薄膜厚度和折射率实验
1
1
2
角为 θˆ ，由（5-19-17）式： 2
n sin θ = n sin θ
1
1
2
2
（5-19-18）
或：
nˆ cos θˆ = nˆ 2 − n 2 sin 2 θ
2
2
2
1
1
（5-19-19）
由于金属表面仅有一次反射，而无折射，根据菲涅耳公式可以得到
R
cos(θ − θˆ )
tgψ .e i∆
=
i
i
n − iKn
(5-19-17)
在这里 θ 并不是简单的代表折射角， sin θ 是一个复数，椭偏法测量反射系数比的原
τ
τ
理对复折射率也是适用的。所以我也可以测量在具有吸收基底上的薄膜的参数，这使得这一 测量法又广泛地用于半导体领域。
5
三、金属复折射率的测量
设光束由实折射率 n 的物质以 θ 角入射到金属表面，金属的复折射率为 nˆ ，复折射
（2）、规定 P 、P 、P 、P 表示消光时起偏器的方位角，ψ 、ψ 、ψ 、ψ 表示消光
1
2
3
4
1
2
3
4
时检偏器方位角。 （3）首先转动 1/4 波片，在其零读数的基础上转过 45°角，然后转动起偏器和检偏器，找 出消光的角度（即平衡指示仪指示最小的位置）。 为消减误差，测量时按四步进行：
检偏器度盘刻线及读数方式与λ/4 波片度盘相同。
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5
毕业设计(论文)-几种不同的方法测定玻璃的折射率.
内容摘要:本文采用了几种不同的方法测定玻璃的折射率,介绍了几种常用的测定玻璃折射率的方法.例如:最小偏向角法测定玻璃的折射率,读数显微镜法测定玻璃的折射率,插针法测定玻璃的折射率,掠入射法测定玻璃的折射率等.通过几种不同的方法来比较哪种方法更精确,误差更小.以及相应的误差的来源等等.关键词:玻璃折射率分光计读数显微镜布鲁斯特角装置三棱镜光具座Abstract: in this paper, using several different methods for the determination of the refractive index of the glass, describes several commonly used for determination of refractive index of glass method. For example : the angle of minimum deviation method for the determination of the refractive index of the glass, a reading microscope method for the determination of the refractive index of the glass, pin method for the determination of the refractive index of the glass, grazing incidence method for the determination of the index of refraction of glass rate. Through several different methods to compare which method is more accurate, the error is smaller. And the corresponding error sources and so on.Key words: optical glass refraction Brewster angle microscopy spectrometer reading device three prism optical bench引言:折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会折射率的测量问题。
分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定
分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。
通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。
因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。
分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。
由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。
分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。
对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。
但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。
【实验目的】：1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2．掌握测定棱镜角的方法；3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【实验仪器】：分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。
【实验原理】：三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
料的折射率。
①目镜调焦(看清分划板准线)手轮；②望远镜调焦(看清物体)调节手轮(或螺丝)；③调节望远镜高低倾斜度的螺丝；④控制望远镜(连同刻度盘)转动的制动螺丝；⑤调整载物台水平状态的螺丝；⑥控制载物台转动的制动螺丝；⑦调整平行光管上狭缝宽度的螺丝；⑧调整平行光管高低倾斜度的螺丝；⑨平行光管调焦的狭缝套筒制动螺丝。
(1)目测粗调。
将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平，并与中心轴垂直(粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证)。
折射率测量仪操作步骤
二、棱镜顶角测量
1、利用水平仪调整载物台大致水平，若测量玻璃样品较薄，则下方需垫一定高度的不透明物体，并保持水平。
2、事先大致测量的棱镜顶角A，并在“Goniometer”栏下的“Move to target”输入栏中输入数值 ，点击其后的，使转台旋转。
3、保持转台角度不变，利用反射镜在视场中寻找十字像（光强较弱），并慢慢移动样品，使十字像基本重合，此时当电脑显示屏中出现十字像，调节CCD正对的旋钮使其位于水平位置（纵向调节）；调节“Goniometer”栏下角度，使十字像位于中心（横向调节）。
4、调节完成后，点击第一个“Capture”，然后点击菜单栏中“Tools”下“Refractive calculator”选项，弹出对话框后点击“OK”。随后点击“Goniometer”栏下的“Move to target”后的，使转台转到另一个方向，重复操作3中的步骤，此方向调好之后点击第二个“Capture”（如果调到第二个位置未出现十字像，也可调节“Goniometer”栏下的第一个旋钮）
3、点击“Home”使转台回位，再点击“Measure”开始测量。（注意事先在“Program”中选定“Reractiveindex”以保证测量操作是棱镜折射率）
4、重复测量多次（一般为3—5次），保存数据。
注意：（1）取放样品不可接触其抛光面，测试前要用酒精将两个抛光面清理干净，以免影响测量结果。（2）调节好十字像之后载物台周围的旋钮不可再转动。（2）测定不同波长下的折射率时要调换光源，此时一定要关闭光源的开关，之后转动光源转盘，并把线路接到对应位置。（2）随时关注屏幕上CCD亮度，不可使其曝光强度过高，以免损坏。（5）每次测试之前都要检查仪器是否使用正下的“RI calculate”对话框中输入测出的棱镜顶角（Apex angle）和此时“Goniometer”栏下第一个角度值（两个框子上正下负），计算折射率，并复制到主界面对应的位置。再依次点击“Recalculate”和前两个“Position”，观察狭缝位置，随后点击剩下的两个“Position”，再观察狭缝位置，看是否变化。
椭偏仪测量薄膜厚度和折射率讲义
实验:椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率随着现代科技的快速发展，薄膜材料的研究和应用受到越来越多的关注。
如何快速准确的测量薄膜材料的厚度和折射率等光学参数成为急需解决的问题之一。
椭圆偏振法是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法，这种方法测量灵敏度高(可探测小于0.1nm的厚度变化)、精度较好(比干涉法高一到两个数量级)、对待测样品无损伤并且能同时测量薄膜的厚度和折射率。
因而，目前椭圆偏振法已经在光学、半导体、生物、医学等诸方面得到较为广泛的应用。
实验目的：1.了解椭圆偏振测量的基本原理，掌握利用椭偏仪测量薄膜厚度和折射率的基本方法。
2.学会组装椭圆偏振仪，熟悉椭圆偏振仪使用。
实验原理：椭圆偏振法测量的基本思路是，经由起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后获得等幅椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光．根据偏振光在反射前后的偏振状态变化，包括振幅和相位的变化，便可以确定样品表面的许多光学特性。
图1光在薄膜和衬底系统上的反射和折射图1所示为一光学均匀和各向同性的单层介质膜．它有两个平行的界面，通常，上部是折射率为n1的空气(或真空)．中间是一层厚度为d折射率为n2的介质薄膜，下层是折射率为n3的衬底，介质薄膜均匀地附在衬底上，当一束光射到膜面上时，在界面1和界面2上形成多次反射和折射，并且各反射光和折射光分别产生多光束干涉．其干涉结果反映了膜的光学特性。
设φ1表示光的入射角，φ2和φ3分别为在界面1和2上的折射角．根据折射定律有：n 1sin φ1=n 2sin φ2＝n 3sin φ3 (1)光波的电矢量可以分解成在入射面内振动的P 分量和垂直于入射面振动的s 分量。
用r 1p 、r 1s 表示光线的p 分量、s 分量在界面1的反射系数，用r 2p 、r 2s 表示光线的p 分量、s 分量在界面2的反射系数。
用E ip 、E is 表示入射光波电矢量的p 分量和s 分量，用E rp 、E rs 分别表示各束反射光电矢量的p 分量和s 分量的和。
棱镜玻璃折射率的测定
棱镜玻璃折射率的测定棱镜玻璃折射率是指光波发生折射时，从一种物质中穿过另一种物质或介质时，其特性之一就是它变换的程度。
在物理学，光电学，光学学等领域，棱镜玻璃折射率的测定一直是一个重要的研究课题。
棱镜玻璃的折射率一般是根据棱镜玻璃的结构来测定的，它可以通过一个简单的公式来计算：折射率 =（穿透率/反射率）。
当光线穿过棱镜玻璃时，某一波长的光线会产生折射率，这个折射率是由棱镜玻璃的结构决定的。
由于棱镜玻璃的结构的不同，它的折射率也会有所不同，根据结构的不同，折射率也有真折射率、反射率和折射率三种。
而真折射率是指：在介质中的光的真实折射率，反射率是指：介质外的光的反射率，折射率则是指介质中的光的反射率。
棱镜玻璃折射率的测定是一项技术挑战，主要是因为光子在棱镜玻璃表面发生折射，这使得测定折射率变得非常复杂。
一般来说，为了测定棱镜玻璃的折射率，主要采用的是激光折射测量仪，它是一种通过激光光束和棱镜玻璃来测定折射率的仪器。
它使用发射激光照射棱镜玻璃，收集此激光束经过棱镜玻璃表面后产生的反射光学信号，它检测到的信号将成为此棱镜玻璃折射率的依据。
此外，还有一些其他测定棱镜玻璃折射率的方法，其中包括：晶体衬底法、纳米衬底法以及原子吸收光谱法等。
晶体衬底法是通过晶体衬底的反射光谱来测定折射率的方法，纳米衬底法是通过纳米折射器的反射光谱来测定折射率的方法，而原子吸收光谱法则是通过原子吸收光谱来测定折射率的方法。
棱镜玻璃折射率的测定是一项非常复杂的研究，在实际应用中，还需要考虑一些其他因素，如构造差异、温度影响、制样温度、激光参数以及测量仪器的误差等。
因此，在测定棱镜玻璃折射率时，需要加以考虑，以保证测量结果的准确性和可靠性。
综上所述，棱镜玻璃折射率的测定是一项非常复杂的研究，它的折射率一般是根据棱镜玻璃的结构来测定的，它可以通过一个简单的公式来计算，一般采用激光折射测量仪来测定折射率，还有一些其他测定棱镜玻璃折射率的方法，但在实际应用中，还需要考虑一些其他因素，以保证测量结果的准确性和可靠性。
[详细讲解]用分光计测定棱镜玻璃的折射率
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用分光计测定棱镜玻璃的折射率折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会遇到折射率的测量问题。
测量折射率的方法很多，较简单的有插针法、读数显微镜法；较精确的是利用分光计来测定的棱镜法。
即把玻璃做成棱镜，用分光计来进行测量。
分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。
而用分光计对棱镜折射率的测量又可分为最小偏向角法、布儒斯特角法、折射极限法等。
实验内容由于分光计精密度高，结构较为复杂，很多初学者在进行调节时，感到颇不容易。
其实，只要结合实验内容，注意了解它的一些最基本的结构及测量光路，严格按照有关步骤和要求，耐心调节，是完全可以掌握的。
1、熟悉结构对照分光计的结构图和实物，熟悉分光计各部分的具体结构及其调整、使用方法。
2、按摆位要求在载物台上放上平面反射镜，调整望远镜目镜、物镜焦距，使叉丝和反射镜上的小“十”字反射像清晰。
3、调节载物台平面和望远镜，使望远镜主光轴与分光计中心轴垂直。
4、打开汞灯，调节平行光管，使出射平行光光轴与望远镜主光轴重合。
5、按摆位要求放上三棱镜，调节载物台平面，使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。
6、用自准法或反射法测出三棱镜的顶角α 。
7、按要求调节平行光管、望远镜和载物台，测量出最小偏向角γmin, 将γmin和顶角α代入公式求出三棱镜的折射率n。
注意：在测量中，应将三棱镜角的折射棱靠近中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。
实验的重与难点1、分光计的调节方法，包括望远镜目镜调节和调焦、平行光管的调节等。
2、分光计角游标的原理和读数方法。
3、实验过程中注意体会由粗调到细调、按规律调整精密光学仪器的思想和方法、消除分光计偏心差的方法、消除视差的方法以及消除螺距差的方法。
4、掌握渐进法，调节望远镜光轴与分光计中心轴严格垂直仪器简介分光计，钠光灯，直角三棱镜实验装置示意图预习要求分光计装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。
(整理)椭偏仪测量薄膜厚度和折射率
实验背景介绍椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。
椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。
结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。
实验原理在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后，光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的。
通常，设介质层为n1、n2、n3，φ1为入射角，那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉，如图(1-1)图(1-1)这里我们用2δ表示相邻两分波的相位差，其中δ=2πd n2cosφ2/λ ，用r1p、r1s 表示光线的p分量、s分量在界面1、2间的反射系数，用r2p、r2s表示光线的p分、s分量在界面2、3间的反射系数。
由多光束干涉的复振幅计算可知：其中E ip和E is分别代表入射光波电矢量的p分量和s分量，E rp和E rs分别代表反射光波电矢量的p分量和s分量。
现将上述E ip、E is、E rp、E rs四个量写成一个量G，即：我们定义G为反射系数比，它应为一个复数，可用tgψ和Δ表示它的模和幅角。
上述公式的过程量转换可由菲涅耳公式和折射公式给出：G是变量n1、n2、n3、d、λ、φ1的函数(φ2、φ3可用φ1表示) ，即ψ=tg-1f，Δ=arg| f |，称ψ和Δ为椭偏参数，上述复数方程表示两个等式方程：[tgψe iΔ]的实数部分=的实数部分[tgψe iΔ]的虚数部分=的虚数部分若能从实验测出ψ和Δ的话，原则上可以解出n2和d (n1、n3、λ、φ1已知)，根据公式(4)~(9)，推导出ψ和Δ与r1p、r1s、r2p、r2s、和δ的关系：由上式经计算机运算，可制作数表或计算程序。
实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七最小偏向角法测棱镜的折射率之樊仲川亿创作创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日实验目的：(1) 了解分光计的结构、作用和工作原理；(2) 掌握分光计的调节要求和调节方法；(3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率．实验仪器：分光计，玻璃三棱镜，平面反射镜，钠光灯源．实验原理：将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n．丈量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i1投射到棱镜的AB面上，经棱镜两次折射后以i4角从另一面AC 射出来，成为光线t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变更可用入射光线α和出射光线t延长线的夹角δ来暗示，δ称为偏向角．由图1可知δ＝(i1－i2)＋(i4－i3)＝i1＋i4－A．此式标明，对于给定棱镜,其顶角A和折射率n已定，则偏向角δ随入射角i1而变，δ是i1的函数.用微商计算可以证明，当i1＝i4或i2＝i3时，即入射光线a和出射光线t对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用δm暗示.此时，有i2＝A/2， i1＝(A＋δm)/2，故 22m A A n sin sin δ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 图 1实验装置：分光计是用来准确丈量角度的仪器一、分光计的结构利用分光计丈量光线的偏折角，实际上是确定光线的传播方向．只有平行光才具有确定的方向，调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向．因此，分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成．图2是它的全貌．图 21–狭缝装置；2–狭缝装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架（二）；5–载物台；6–载物台条平螺钉；7–载物台锁紧螺钉；8–望远镜部件；9–目镜锁紧螺钉；10–阿贝式自准值目镜；11–目镜视度调节手轮；12–望远镜光轴高低调节螺钉；13–望远镜光轴水平调节锁钉；14–支臂；15–望远镜微调螺钉；16–刻度盘止动螺钉；17–底座；18–望远镜止动螺钉；19–平行光管准直镜；20–压片； 21–度盘；22–游标盘；23–立柱；24–游标盘微调螺钉；25–游标盘止动螺钉；26–平行光管光轴水平调节螺钉；27–平行光管高低调节螺钉；28–狭缝宽度调节手轮.⑴三脚底座.它是整个分光计的底座，底座中心有沿铅直方向的转轴套,望远镜和刻度盘可绕该轴转动.⑵平行光管.它的作用是发生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上．管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜)，另一端是装有狭缝的可伸缩套管，调节手轮可改变狭缝的宽度．若用光源照亮狭缝，调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动，以改变狭缝和物镜间的距离，使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以发生平行光，管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度，使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3，它由目镜、物镜、分划板（叉丝）、平面反射镜、光源组成．为了调节和丈量，物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4)，分划板固定在筒B上，目镜C装在筒B里，通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动，以改变目镜与分划板之间的距离，适应分歧实验者眼睛的差别，使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则．物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜，调节目镜锁紧螺钉，可使筒B沿筒A 滑动，以改变分划板与物镜的距离，使分划板能调到物镜的后焦面上．当物镜和目镜的焦平面与分划重合时，从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像，且无视差（无重影）此时望远镜适合于观察无穷远处。
棱镜玻璃折射率的测定[完整版]
![棱镜玻璃折射率的测定[完整版]](https://img.taocdn.com/s3/m/fdbacb030740be1e650e9ab8.png)
实验三分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定返回目录光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。
通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。
因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。
分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。
由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。
分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。
对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。
但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。
【实验目的】：1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2．掌握测定棱镜角的方法；3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【实验仪器】：分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。
【实验原理】：•• 三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
图1三棱镜示意图•• 1．反射法测三棱镜顶角α如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿T3和T4方位射出，T3和T4方向的夹角记为θ，由几何学关系可知：||21234TT-==θα图2反射法测顶角2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角δ称为偏向角，如图3所示。
• 图3最小偏向角的测定转动三棱镜，改变入射光对光学面AC 的入射角，出射光线的方向ER 也随之改变，即偏向角δ发生变化。
实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率实验目的：(1) 了解分光计的结构、作用和工作原理；(2) 掌握分光计的调节要求和调节方法；(3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率．实验仪器：分光计，玻璃三棱镜，平面反射镜，钠光灯源．实验原理：将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角A 和折射率n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数.用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用δm 表示.此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2，故 22m A A n sin sinδ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 图 1实验装置：分光计是用来准确测量角度的仪器一、分光计的结构利用分光计测量光线的偏折角，实际上是确定光线的传播方向．只有平行光才具有确定的方向，调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向．因此，分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成．图2是它的全貌．图 21–狭缝装置；2–狭缝装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架（二）；5–载物台；6–载物台条平螺钉；7–载物台锁紧螺钉；8–望远镜部件；9–目镜锁紧螺钉；10–阿贝式自准值目镜；11–目镜视度调节手轮；12–望远镜光轴高低调节螺钉；13–望远镜光轴水平调节锁钉；14–支臂；15–望远镜微调螺钉；16–刻度盘止动螺钉；17–底座；18–望远镜止动螺钉；19–平行光管准直镜；20–压片； 21–度盘；22–游标盘；23–立柱；24–游标盘微调螺钉；25–游标盘止动螺钉；26–平行光管光轴水平调节螺钉；27–平行光管高低调节螺钉；28–狭缝宽度调节手轮.⑴三脚底座.它是整个分光计的底座，底座中心有沿铅直方向的转轴套,望远镜和刻度盘可绕该轴转动.⑵平行光管.它的作用是产生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上．管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜)，另一端是装有狭缝的可伸缩套管，调节手轮可改变狭缝的宽度．若用光源照亮狭缝，调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动，以改变狭缝和物镜间的距离，使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以产生平行光，管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度，使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3，它由目镜、物镜、分划板（叉丝）、平面反射镜、光源组成．为了调节和测量，物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4)，分划板固定在筒B上，目镜C装在筒B里，通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动，以改变目镜与分划板之间的距离，适应不同实验者眼睛的差异，使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则．物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜，调节目镜锁紧螺钉，可使筒B沿筒A滑动，以改变分划板与物镜的距离，使分划板能调到物镜的后焦面上．当物镜和目镜的焦平面与分划重合时，从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像，且无视差（无重影）此时望远镜适合于观察无穷远处。