[发明专利]一种复折射率测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及一种复折射率测量装置及其测量方法，包括激光发射器、尖劈形吸收性介质，第一镜面，第二镜面，接收屏，CCD探测器和主机，第一镜面和第二镜面对应平行设置成反射通道；激光发射器发射激光垂直入射所述尖劈形吸收性介质的直角边，光线在尖劈形吸收性介质的斜边发生折射后进入反射通道，光线在反射通道射进行若干次反射后投射在接收屏上，CCD探测器对接收屏上的光斑位置进行测量并将数据发送给主机，所述主机根据两次不同顶角的尖劈形吸收性介质引起的光斑位置的变化计算出该尖劈形吸收性介质的复折射率。本发明仅需测量光通过待测介质的实折射角，即可计算出复折射率，测量原理易理解，光路简单，仪器成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种复折射率测量装置及其测量方法。

背景技术

对于吸收性介质(如金属、生物组织液等)的折射率，其值用复折射率来表征。这种形式上的变化使波的性质也发生了变化，尤其是折射率虚部，不仅是介质吸收特性的根源，还影响反射光、透射光的偏振状态。复折射率的研究不仅具有理论意义，同时还具有实际的应用价值。

现有的复折射率的测量方法主要是偏振技术，入射的线偏振光经吸收性介质反射后将变成椭圆偏振光，通过测量反射光的位相和振幅来获得复折射率的实部和虚部的大小，原理比较复杂，完成测量需要较多的光学元件，光路比较复杂，且现有的仪器价格较贵。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复折射率测量装置及其测量方法，仅需测量光通过待测介质的实折射角，即可计算出复折射率，测量原理易理解，光路简单，仪器成本低廉。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种复折射率测量装置，其特征在于：包括激光发射器、尖劈形吸收性介质，第一镜面，第二镜面，接收屏，CCD探测器和主机，所述第一镜面和第二镜面对应平行设置成反射通道；所述激光发射器发射激光垂直入射所述尖劈形吸收性介质的直角边，光线在尖劈形吸收性介质的斜边发生折射后进入所述反射通道，光线在反射通道射进行若干次反射后投射在接收屏上，所述CCD探测器对接收屏上的光斑位置进行测量并将数据发送给主机，所述主机根据两次不同顶角的尖劈形吸收性介质引起的光斑位置的变化计算出该尖劈形吸收性介质的复折射率。

进一步的，所述激光发射器和尖劈形吸收性介质间还设置有扩束器对激光进行扩束。

进一步的，所述主机为计算机。

一种复折射率测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：激光发射器发出激光垂直入射顶角为α₁的尖劈形吸收性介质的直角边，CCD探测器检测接收屏上的光斑的位置；

步骤S2：主机根据所述光斑的位置计算光线经过尖劈形吸收性介质的斜边时的实折射角

步骤S3：取顶角为α₂的尖劈形吸收性介质进行以上步骤得到实折射角

步骤S4：结合实折射角与尖劈形吸收性介质复折射率的关系：

其中，n、κ分别为尖劈形吸收性介质的实部、虚部，为尖劈形吸收性介质的复折射率；α为尖劈形吸收性介质的顶角，为由尖劈形吸收性介质斜边折射到空气中的实折射角，n_i为空气折射率；

代入步骤S1和步骤S2的数据，得下式：

对上式进行推导，求得复折射率的实部和虚部如下：

则该尖劈形吸收性介质的复折射率为

进一步的，所述步骤S2中实折射角的计算方法如下：以激光发射器出射的激光方向为X轴建立直角坐标系，CCD探测器检测到接收屏上光斑在Y轴上的偏移量oy_2n-1为：