Törésmutató meghatározása a reflexió vizsgálatával
Eszközök
- dióda lézer
- fényérzékelő detektor kézi multiméterrel
- különböző anyagú, sík visszaverő felületek (pl.üveg, plexi)
Mérési feladatok
1. Elevenítse fel a sík határfelületre beeső fény törésére és visszaverődésére vonatkozó elméleti ismereteit, különös tekintettel a beeső-, megtört- és visszavert nyalábok intenzitás viszonyaira a beesési szög és a beeső fény polarizációs állapotának függvényében!
2. Állítson össze egy lézerdiódából, egy sík, fényvisszaverő felületű mintából és egy fotodetektorból álló mérési elrendezést, amelyben a minta síkjára beeső, és az onnan visszavert lézernyaláb beesési és visszaverődési szögei mérhetőek!
- Becsülje meg, hogy a beállítás pontatlansága mekkora szöghibát eredményezhet!
3. A minta anyagára jellemző törésmutatót használva becsülje meg a Brewster-szöget! Állítsa a fényforrást és a detektort a Brewster-szöghöz, és kihasználva, hogy a lézerforrás 98%-ban lineárisan polarizált fényt bocsát ki, a polarizációs sík forgatásával állítsa be azt a minimális fényintenzitást, amely a párhuzamos polarizációs síkú beesésnek felel meg.
4. Mérje meg a visszavert nyaláb intenzitását a szög függvényében 5°-os lépésközzel. A Brewster-szög környékén 1°-os lépésközt használjon, azaz határozza meg a Brewster-szöget 1°-os pontossággal.
- A mérés során fontos, hogy a teljes visszaverődő nyaláb a fénydetektor felületére jusson. Ha a nyaláb egy része nem a detektor felületére érkezik, az sokkal nagyobb hibát okoz, mint a beesési szög csekély állításából adódó szöghiba!
- A fénydetektoron mekkora feszültséget mérünk kikapcsolt lézer esetén? Ezt a háttérértéket érdemes minden mérési pontból levonni! A méréseket érdemes eleve elsötétített helyen végezni.
5. Forgassa el a polarizáció síkját az eddigi álláshoz képest 90°-kal (beesési síkra merőleges polarizáció), és mérje meg a visszavert intenzitást 5°-os lépésközzel!
6. A fenti mérések eredményei alapján határozza meg a minta törésmutatóját három módszerrel: (i) a Brewster szög mért értéke alapján. (ii) Párhuzamos polarizáció esetén a visszavert intenzitás szögfüggését illessze a megfelelő Fresnel-formulával. (iii) Merőleges polarizáció esetén a visszavert intenzitás szögfüggését illessze a megfelelő Fresnel-formulával. Az utóbbi két módszernél a törésmutatót és a beeső intenzitást használja illesztési paraméternek.
7. Ismételje meg a fenti méréseket és azok kiértékelését egy másik anyagú mintával is.
