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    折射率測量三大儀器：光譜儀、干涉儀、橢偏儀
    來源： 時間：2024-12-09 10:19:14 瀏覽：7001次

    折射率測量三大儀器：光譜儀、干涉儀、橢偏儀

     

    折射率是材料的一個重要光學參數，反映了光在材料中的傳播速度相對于真空中的傳播速度的比值，測量材料的折射率對于材料科學、光學工程、生物醫學等領域具有重要意義；目前，常用的折射率測量儀器包括光譜儀、干涉儀和橢偏儀。

    一、光譜儀

    1. 工作原理：光譜儀通過測量材料對不同波長光的吸收或散射特性來間接推斷其折射率，常見的光譜儀類型包括紫外-可見-近紅外光譜儀（UV-Vis-NIR）和傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）。

    UV-Vis-NIR光譜儀：通過測量材料在紫外、可見和近紅外波段的吸收光譜，可以推斷材料的折射率；光譜儀記錄不同波長下的吸光度，通過Kramers-Kronig關系可以計算出折射率。

    FTIR光譜儀：通過測量材料在紅外波段的吸收光譜，可以推斷材料的折射率；FTIR光譜儀記錄材料在不同頻率下的吸收強度，通過Kramers-Kronig關系可以計算出折射率。

    2. 特點

    高分辨率：光譜儀具有很高的光譜分辨率，可以精確測量材料在不同波長下的光學特性。

    廣泛適用：適用于各種固體、液體和氣體材料，尤其是對透明材料的折射率測量非常有效。

    多功能：除了測量折射率，還可以進行吸收光譜、透射光譜和反射光譜的測量。

    二、干涉儀

    1. 工作原理：干涉儀通過測量光在材料中的干涉條紋來推斷其折射率；常見的干涉儀類型包括邁克爾遜干涉儀和馬赫-澤恩德干涉儀。

    邁克爾遜干涉儀：通過測量光在材料中的干涉條紋，可以推斷材料的折射率；光經過分束器分成兩束，一束通過待測材料，另一束通過參考路徑，然后兩束光在檢測器處重新匯合形成干涉條紋；通過分析干涉條紋的變化，可以計算出材料的折射率。

    馬赫-澤恩德干涉儀：通過測量光在材料中的干涉條紋，可以推斷材料的折射率；光經過分束器分成兩束，一束通過待測材料，另一束通過參考路徑，然后兩束光在檢測器處重新匯合形成干涉條紋；通過分析干涉條紋的變化，可以計算出材料的折射率。

    2. 特點

    高精度：干涉儀具有很高的測量精度，可以達到亞納米級別的分辨率。

    無損測量：干涉儀是一種無損測量方法，不會對樣品造成損害。

    實時監測：可以實時監測材料的折射率變化，適用于動態過程的測量。

    三、橢偏儀

    1. 工作原理：橢偏儀通過測量光在材料表面的偏振態變化來推斷其折射率，橢偏儀利用偏振光的特性，通過分析反射光的偏振態變化，可以推斷材料的折射率和厚度。

    偏振態變化：入射光束（線偏振光）的電場可以在兩個垂直平面上分解為矢量元，P平面包含入射光和出射光，s平面則是與這個平面垂直；反射光或透射光是典型的橢圓偏振光，因此儀器被稱為橢偏儀；偏振態的變化可以用復數ρ來表示，其中ψ和Δ分別描述反射光p波與s波振幅衰減比和相位差。

    數學模型：通過Fresnel反射系數rp和rs的數學表達式，結合Maxwell方程在不同材料邊界上的電磁輻射推導，可以計算出材料的折射率和厚度。

    2. 特點

    高精度：橢偏儀具有很高的測量精度，可以測量非常薄的膜（1nm）。

    無損測量：橢偏儀是一種無損測量方法，不會對樣品造成損害。

    多參數測量：可以同時測量膜的厚度、折射率和吸收率。

    評論 / 文明上網理性發言
    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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