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小型布鲁斯特角显微镜工作原理

2020.9.01

射向界面的一束光,反射光线与折射光线都是部分偏振光。当入射光以一特殊角度射入时反射光是线偏振光,并且该线偏振光的电场矢量垂直于入射面,这个角叫作起偏角或者布儒斯特角。此时反射光线与折射光线互相垂直。

对于在空气(N1≈1)中的玻璃介质(N2≈1.5),可见光的布鲁斯特角度约为56°;而在空气-水界面(N2≈1.33)中,布鲁斯特角约为53°。由于给定介质的折射率会随着光的波长变化而变化,布鲁斯特角也会随光的波长而变化。


布鲁斯特角定律

设θ1为入射角,θ2为折射角。如果有反射角和折射角垂直,整理则得:

其中1和2为该两种介质的折射率。这就是布鲁斯特角定律。


布鲁斯特角显微镜

当电场矢量平行于入射面的线偏振光射向界面(例如水面)时,并且当入射光和界面满足布鲁斯特角定律时,这时只有透射光束,而没有反射光束(为零)。如果在反射光束方向放置CCD探测器,理想状态下显示器因为CCD探测器没有光线入射而显示为全黑。这时如果水面上出现微小扰动,例如有单分子层的油膜,体系就将不满足布鲁斯特角定律,因而就会有反射,从而在显示器上会出现油膜的图案。这就是布鲁斯特角显微镜。




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