布魯斯特角顯微鏡

布魯斯特角顯微鏡（BAM）是一種通過布魯斯特角原理，研究液體表面薄膜的顯微鏡。最典型的套用是對Langmuir膜的研究。

在布魯斯特角顯微鏡中，顯微鏡和偏振光源都指向液面，兩者夾角為布魯斯特角，顯微鏡可以捕獲從液面反射回的光線。由於在布魯斯特角時，p偏振光在液面沒有反射。當有表面膜存在於液面上時，反光才能被顯微鏡捕捉。

基本介紹

• 中文名：布魯斯特角顯微鏡
• 外文名：Brewster Angle Microscope
• 利用：布魯斯特角定律進行液相界面分析
• 套用特點：成像性能好，靈敏度高
• 研究實例：Langmuir膜
• 原理：布魯斯特角

原理

布魯斯特角

當自然光在兩種各向同性介電質的分界面上反射和折射時，光的偏振狀態會改變。通常情況下，反射光和折射光線不再是自然光，而是部分偏振光，而且在反射光中垂直入射面的光振動要多於平行振動，而折射光則相反。反射光的偏振化程度與入射角有關，當入射角度等於布魯斯特角時，反射光就成為只有垂直於入射面的線偏振光。

布魯斯特角原理圖

對於在空氣（N1≈1）中的玻璃介質（N2≈1.5），可見光的布魯斯特角度約為56°；而在空氣-水界面（N2≈1.33）中，布魯斯特角約為53°。由於給定介質的折射率會隨著光的波長變化而變化，布魯斯特角也會隨光的波長而變化。

布魯斯特角定律

設θ1為入射角，θ2為折射角。如果有反射角和折射角垂直，整理則得：

其中n1和n2為該兩種介質的折射率。這就是布魯斯特角定律。

顯微鏡

當入射光和界面滿足布魯斯特角定律時，這時只有透射光，而沒有反射光（為零）。如果在反射光束方向放置CCD探測器，理想狀態下感光元件因為CCD探測器沒有光線入射而顯示為全黑。這時如果水面上出現微小擾動，例如有單分子層的油膜，體系就將不滿足布魯斯特角定律，因而就會有反射，從而在顯示器上會出現油膜的圖案。這就是布魯斯特角顯微鏡。

布魯斯特角顯微鏡

套用特點

靈敏度非常高，對界面上即使納米級別的單分子油膜也能清晰觀測，獲得強對比圖像。

布魯斯特角顯微鏡下的Langmuir-Blodgett膜

厚度測量非常精確。非常適合用來研究LB膜。在高分子自組裝和單分子薄膜領域有重要套用。

布魯斯特角顯微鏡顯微鏡在研究LB膜是最好能搭配LB槽使用。

布魯斯特角顯微鏡在石油化工領域也可以用來研究油品的乳化。

布魯斯特角顯微鏡在食品行業可以用來研究有機物的乳化。

布魯斯特角顯微鏡在農藥研究中可以用來研究農藥的乳化分層。

研究實例

編輯

偏振墨鏡鏡使用了布魯斯特角的原理來減少從水面或者路面反射的偏振光。

攝影師利用相同的原理來減少水面、玻璃或者其他非金屬反射的太陽光。

研究者利用布魯斯特角定律研究Langmuir-Blodgett薄膜。