[发明专利]基于全反射光阑效应的液体折射率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于利用光学手段，即利用红外光，可见光或紫外光来测试或分析材料技术领域，具体涉及到利用干涉量度法，利用纹影方法测试液体的折射率。

背景技术

液体折射率不仅是材料的一个重要光学参数，而且也是工农业生产和科学研究中的一项重要的计量参数。广泛的用于光学，材料，化工、医药、食品、石油等技术领域。

目前，液体折射率的测量方法可分为几何光学法和波动光学法两大类。二者相比，各有特点。波动光学法具有测量精度高的优点，但所需要的仪器的生产成本高、操作难度大、测量条件要求严格、适应范围较小，该方法更多地用于科研实验室，而工业生产中应用很少。几何光学法所需要的测试仪器结构简单、操作方便、测量条件要求低，测量精度能满足要求，因此目前几何光学法测量折射率的应用更广泛。

阿贝折射仪为几何光学法测量液体折射率的常用仪器，使用历史悠久，使用范围广，但在使用过程中，阿贝折射仪仍存在以下问题。

在阿贝折射仪使用中，阿贝折射仪测量的是临界角，临界角的测量需要有一个过程，即通过调节折射角，找出视场中临界光线对应的角度，该仪器属于非实时测量仪器。其次，在阿贝折射仪中，光学器件为两块光学棱镜，结构复杂，仪器构成成本高，维修难度大。另外，阿贝折射仪中的直接测量量为角度，相对直线距离测量，角度测量复杂，精度也难以提高。

发明人所在的课题组在《光子学报》2002.4期上首次报道了所发现的液体表面遮光效应，并根据该效应建立了一种折射率的测量方法。该方法中，遮光效应产生的暗环半径与液体折射率的关系：

r=2hn0n2-n02]]>

式中h为液体介质厚度、n_o为空气折射率、n为液体折射率、r为遮光暗环半径。理论上讲，通过测量h、r，可求得待测液体的折射率n。但在实际测量中，该方法的测量精度与液体厚度h的测量精度关系很大，在测量液体厚度h时，由于液体表面张力等因素造成很大的测量误差，从而限制了这种方法的实用性。为了降低液体厚度测量带来的测量误差，该文还报道了一种比较测量法，即分别测量相同厚度下标准样品介质和待测介质的遮光暗环半径，然后进行比较，并由关系式

rrs=ns2-n02n2-n02]]>