[发明专利]一种测量透明物质折射率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种折射率的测量方法，特别涉及一种测量透明物质折射率的方法。

背景技术

折射率是表征物体光学性质的一个重要的物理量。测量物体折射率的方法比较多，全反原理测量物体的折射率是一种比较简单的可行方法。

现有技术主要有以下四种方法：

1)、使用分光计的最小偏角法。

首先要把待测物品做成三棱镜形状，测量出三棱镜的顶角，然后把一束光线入射到三棱镜的一个侧面上，光线通过三棱镜后在另外一个侧面出射，通过测量入射光线和出射光线的最小夹角，再根据折射定律计算折射率。缺陷：需要把待测样品做成三棱镜形状，改变了样品的形貌，且不利于快速测量。

2)、阿贝仪临界角法。

阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。光由折射率为n的待测介质射入折射率为N的玻璃介质，由折射定律知，入射角i与折射角r有以下关系：nsini＝Nsinr，阿贝仪要求n＜N，即光由光疏介质射入光密介质时，折射光靠近法线，亦即r＜i。入射角可取由0°到90°的任何一数值，由折射定律可知折射角亦具有对应的某个数值。当入射角达最大值i＝90°时，折射角达最大值r＝c。此时的入光线称掠射光线，对应的折射角c称为折射临界角。阿贝仪通过测量临界角来测量折射率。缺陷：阿贝仪测量的折射率有一定范围，这个范围依赖于仪器中光密介质的折射率的大小，另外，阿贝仪测量的只是黄光的折射率。

3)、光干涉法。

此方法是利用迈克尔逊等干涉仪进行测量，基本测量思想是通过测量光在待测介质中的光程，再测量待测介质的厚度来测量折射率。缺陷：此方法需要寻找干涉条纹，操作复杂，且适用于物体上下表面平行、厚度均匀的固体待测物。

4)、光纤光栅测量法。

它利用横向折变非对称的超长周期光纤光栅为核心测量器件，先由超长周期光纤光栅的高阶谐振峰测量待测液体的环境温度变化，再由低阶谐振峰测量液体的温度和折射率的共同变化，最后利用高阶谐振峰的温度测量结果对低阶谐振峰的测量结果进行校正，实现对不同温度条件下液体折射率的测量。缺陷：利用光纤光光栅测量，成本相对较高，测量原理较为复杂，测量需要一定的专业技术，不容易推广，且只适用于液体待测物。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种测量透明物质折射率的方法，其适应折射率范围广，固体和液体均可以适用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种测量透明物质折射率的方法，包括以下步骤：

(1)在装有待测透明物质的样品池底部放置大小可调的光源O，其中，样品池的底部为粗糙的散射面；

(2)样品池底部的光源O向上发射光线，从样品池上方俯视，出现由两个圆形成的圆环暗区；

(3)在上述圆环上取一段弦，该弦贯穿两个圆，则透明物质的折射率如下：

当光源O为点光源时，透明物质的折射率n为：

n=1sin{arctan(L2-l212h2)}]]>

其中，L为圆环中大圆的弦长；l为圆环中小圆的弦长；h为透明物质的高度；

当光源O的直径为d时，透明物质的折射率n为：