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布鲁斯特角显微镜

研究液体表面薄膜的显微镜

布鲁斯特角显微镜（BAM）是一种通过布鲁斯特角原理，研究液体表面薄膜的显微镜。最典型的应用是对Langmuir膜的研究。

原理
布鲁斯特角
当自然光在两种各向同性介电质的分界面上反射和折射时，光的偏振状态会改变。通常情况下，反射光和折射光线不再是自然光，而是部分偏振光，而且在反射光中垂直入射面的光振动要多于平行振动，而折射光则相反。反射光的偏振化程度与入射角有关，当入射角度等于布鲁斯特角时，反射光就成为只有垂直于入射面的线偏振光。
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n1和n2为该两种介质的折射率。这就是布鲁斯特角定律。
显微镜
当入射光和界面满足布鲁斯特角定律时，这时只有透射光，而没有反射光（为零）。如果在反射光束方向放置CCD探测器，理想状态下感光元件因为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。
应用特点
灵敏度非常高，对界面上即使纳米级别的单分子油膜也能清晰观测，获得强对比图像。
厚度测量非常精确。非常适合用来研究LB膜。在高分子自组装和单分子薄膜领域有重要应用。
布鲁斯特角显微镜显微镜在研究LB膜是最好能搭配LB槽使用。
布鲁斯特角显微镜在石油化工领域也可以用来研究油品的乳化。
布鲁斯特角显微镜在食品行业可以用来研究有机物的乳化。
布鲁斯特角显微镜在农药研究中可以用来研究农药的乳化分层。
研究实例
编辑
偏振墨镜镜使用了布鲁斯特角的原理来减少从水面或者路面反射的偏振光。
摄影师利用相同的原理来减少水面、玻璃或者其他非金属反射的太阳光。
研究者利用布鲁斯特角定律研究Langmuir-Blodgett薄膜。
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