光镜至于载物台中央,使激光束按布儒斯特角(约57°)入射到黑色反光镜表面。根据布儒斯特定律,当入射角是布儒斯特角时,反射光将是振动方向垂直于入射面(水平面)的完全线偏光(如图3所示),反射至望远镜筒内到达观察窗口白屏上成为一个亮点。转动整个检偏器,调整与望远镜的相对位置,使观察窗口白屏上的光点达到最暗后固定检偏器。57°66°平行光管57望远镜图3获得布儒斯特角调整示意图3)标定起偏器透光轴的零刻度,并使起偏器和检偏器的透光轴零刻度方向互相垂直。将起偏器套在平行光管镜筒上,0°读数朝上(如图4所示)。取下黑色反光镜,将望远镜系统转回原来位置,使起偏器、检偏器共轴,并使激光束通过中心。调整起偏器与镜筒的相对位置。找出最暗位置后固定起偏器。900.十升检偏器读数头起偏器读数头C图4起偏器、检偏器透光轴零刻度定位示意图4)四分之一波片零位的调整将四分之一波片框的打孔点(快轴方向记号)向上,套在内刻度圈上,此时内刻度圈的示数应对应0°然后微微转动四分之一波片(注意不要带动内刻度圈),使白屏上的光点达到最暗后固定四分之一波片。5)等幅椭圆偏振光的获得置四分之一波片快轴于内刻度圈的示数+45(或-45°),此时,无论起偏器转动在何位置,经四分之一波片出射的光均为等幅椭圆偏振光(除起偏器透光方向平行或垂直快轴)。3.测量样品的折射率和厚度1)选择测试样品最佳入射角由多次实验结果和理论证明,当入射角为70°左右时,实验现象和结果最为准确。方法是将样品放在载物台中央,旋转载物台使达到预定的入射角70°,并使反射光在观察窗口白屏上形成一亮点
光镜至于载物台中央,使激光束按布儒斯特角(约 57°)入射到黑色反光镜表面。 根据布儒斯特定律,当入射角是布儒斯特角时,反射光将是振动方向垂直于入射 面(水平面)的完全线偏光(如图 3 所示),反射至望远镜筒内到达观察窗口白屏上 成为一个亮点。转动整个检偏器,调整与望远镜的相对位置,使观察窗口白屏上 的光点达到最暗后固定检偏器。 图 3 获得布儒斯特角调整示意图 3)标定起偏器透光轴的零刻度,并使起偏器和检偏器的透光轴零刻度方向互 相垂直。 将起偏器套在平行光管镜筒上,0°读数朝上(如图 4 所示)。取下黑色反光镜, 将望远镜系统转回原来位置,使起偏器、检偏器共轴,并使激光束通过中心。调 整起偏器与镜筒的相对位置。找出最暗位置后固定起偏器。 图 4 起偏器、检偏器透光轴零刻度定位示意图 4)四分之一波片零位的调整 将四分之一波片框的打孔点(快轴方向记号)向上,套在内刻度圈上,此时内 刻度圈的示数应对应 0°.然后微微转动四分之一波片(注意不要带动内刻度圈),使 白屏上的光点达到最暗后固定四分之一波片。 5)等幅椭圆偏振光的获得 置四分之一波片快轴于内刻度圈的示数+45°(或−45°),此时,无论起偏器转 动在何位置,经四分之一波片出射的光均为等幅椭圆偏振光(除起偏器透光方向 平行或垂直快轴)。 3.测量样品的折射率和厚度 1)选择测试样品最佳入射角 由多次实验结果和理论证明,当入射角为 70°左右时,实验现象和结果最为 准确。方法是将样品放在载物台中央,旋转载物台使达到预定的入射角 70°,并 使反射光在观察窗口白屏上形成一亮点
2)测量和为了减小测量误差,采用四点测量法(在转动起偏器方位角和检偏器方位角e的过程中,有四组消光点,其中任意一组均可解出同一解(d,n):先置四分之一波片快轴于+45°,仔细调节检偏器方位角0和起偏器方位角,使光电探头的电流最小(白屏窗口最暗),记下值和βp值。这样可以得到两组消光位置数据(01,(1),(01,(P2),其中01<90°,290,相应的β值为Φ1和2;同理,置四分之一波片快轴于一45°,仔细调节检偏器方位角和起偏器方位角,使光电探头的电流最小(白屏窗口最暗),可以得到另外两组数据。并带入公式中计算中,△。4.计算样品的折射率和厚度的数据处理方法按前节所述,利用计算机按椭圆偏振方程tand exp(iA) = fip + rapexp(-i0) 1 + risr2exp(-i0)ris+r2sexp(-io) 1+ripr2pexp(-i8)=f(no, ni, n2, Φ, d, 2)进行d1,ni与中,△的数值计算,并将结果图形化。根据曲线和测得的中,△,可得到样品的厚度d,和折射率n1,在已知波长入,入射角Φ,衬底材料折射率nz的情况下,椭圆偏振方程可以写成含有四个自变量(d,n1,,△)的方程组:[Re(tanexp(i))=fi(ni,d)[Im(tanexp(i))=f2(n,d)在方程组中取定一个d1,得到一条关于△的曲线。对应不同的d,的取值,即可得到一系列的曲线簇(如图5)。其中任一条曲线上的不同点,代表着厚度相同但折射率不同的解。因此,我们只要找出(,)对应的d,即可。同理,在方程组中取定一个n1,得到一条出关于△的曲线。不同的n,的取值,即可得到一系列曲线簇(如图6)。其中任一条曲线上的不同点,代表着折射率相同但是厚度不同的解。因此,只要找出(中,△)对应的n即可。t9.608.487.35331.05333.30344.55335.55337.80340.05342.30图5-△关于d的曲线簇
2) 测量θ和φ 为了减小测量误差,采用四点测量法(在转动起偏器方位角φ和检偏器方位角 θ的过程中,有四组消光点,其中任意一组均可解出同一解(d1,n1):先置四分 之一波片快轴于+45°,仔细调节检偏器方位角θ和起偏器方位角φ,使光电探头 的电流最小(白屏窗口最暗),记下θ值和φ值。这样可以得到两组消光位置数据(θ1, φ1),(θ1,φ2),其中θ1 < 90°,θ2 > 90°,相应的φ值为φ1和φ2;同理,置四分 之一波片快轴于−45°,仔细调节检偏器方位角和起偏器方位角,使光电探头的 电流最小(白屏窗口最暗),可以得到另外两组数据。并带入公式中计算ψ,Δ。 4.计算样品的折射率和厚度的数据处理方法 按前节所述,利用计算机按椭圆偏振方程 tanψ exp(iΔ) = 𝑟𝑟1𝑝𝑝 + 𝑟𝑟2𝑝𝑝exp(−𝑖𝑖𝑖𝑖) 𝑟𝑟1𝑠𝑠 + 𝑟𝑟2𝑠𝑠exp(−𝑖𝑖𝑖𝑖) 1 + 𝑟𝑟1𝑠𝑠𝑟𝑟2𝑠𝑠exp(−𝑖𝑖𝑖𝑖) 1 + 𝑟𝑟1𝑝𝑝𝑟𝑟2𝑝𝑝exp(−𝑖𝑖𝑖𝑖) = f�n0,n1,n2,ϕ,d,λ� 进行d1,n1与ψ,Δ的数值计算,并将结果图形化。根据曲线和测得的ψ,Δ,可 得到样品的厚度d1和折射率n1,在已知波长λ,入射角ϕ,衬底材料折射率n2的 情况下,椭圆偏振方程可以写成含有四个自变量(d1,n1,ψ,Δ)的方程组: � 𝑅𝑅𝑅𝑅(𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡Ψexp(𝑖𝑖Δ)) = 𝑓𝑓1(𝑛𝑛1, 𝑑𝑑1) 𝐼𝐼𝐼𝐼(𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡Ψexp(𝑖𝑖Δ)) = 𝑓𝑓2(𝑛𝑛1, 𝑑𝑑1) 在方程组中取定一个d1,得到一条ψ关于Δ的曲线。对应不同的d1的取值,即可 得到一系列的曲线簇(如图 5)。其中任一条曲线上的不同点,代表着厚度相同 但折射率不同的解。因此,我们只要找出(ψ,Δ)对应的d1即可。同理,在方程 组中取定一个n1,得到一条ψ关于Δ的曲线。不同的n1的取值,即可得到一系列 曲线簇(如图 6)。其中任一条曲线上的不同点,代表着折射率相同但是厚度不 同的解。因此,只要找出(ψ,Δ)对应的n1即可。 图 5 ψ − Δ关于d1的曲线簇