[发明专利]一种测量液体折射率的装置及方法

权利要求书

1.一种测量液体折射率的装置，其特征在于：包括光源、带矩形孔的物屏、凸透镜、玻璃容器及读数显微镜；所述凸透镜的光轴垂直于物屏；物屏上矩形孔的中心在凸透镜的光轴上；玻璃容器垂直于凸透镜的光轴；物屏上矩形孔经凸透镜后成缩小的实像；读数显微镜与凸透镜共轴；光源、带矩形孔的物屏、凸透镜、玻璃容器安装在一轨道上；凸透镜的光轴平行于轨道；所述读数显微镜测量玻璃容器装待测液体前后两次成像位置的间距；通过测量玻璃容器内部沿凸透镜光轴方向的尺寸及玻璃容器装待测液体前后两次成像位置的间距获得液体的折射率。

2.根据权利要求1所述的测量液体折射率的装置，其特征在于：所述光源为白炽灯。

3.根据权利要求1所述的测量液体折射率的装置，其特征在于：所述玻璃容器的尺寸为2cm，凸透镜的焦距为20cm，物屏与透镜的距离为100cm。

4.根据权利要求1所述的测量液体折射率的装置，其特征在于：所述玻璃容器的尺寸为2cm，凸透镜的焦距为10cm，物屏与透镜的距离为80cm。

5.一种测量液体折射率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：光源从物屏上的矩形孔入射，玻璃容器装待测液体前，矩形孔经凸透镜成缩小的实像于位置a；利用读数显微镜确定缩小像的位置a并记录位置读数；

步骤S2：将待测液体注入玻璃容器中，缩小的实像沿凸透镜的光轴方向移动到b，再次利用读数显微镜确定缩小像的位置b并记录位置读数；读数显微镜两次位置读数的差值就是缩小像移动的距离L，根据下式计算得到待测液体的折射率n：

d为玻璃容器内部沿Y轴方向的尺寸。

6.根据权利要求5所述的测量液体折射率的方法，其特征在于：折射率n推导包括以下步骤：步骤S21：玻璃容器装待测液体前，物屏经凸透镜成缩小像于a；玻璃容器装待测液体后成像于b，如下关系式：

其中，θ和α分别为入射角和折射角，A为玻璃容器入射点h和玻璃容器中心f间的距离，d为玻璃容器内部沿Y轴方向的尺寸，y为a与玻璃容器垂直间距，L为玻璃容器装待测液体前后两次成像位置的间距即ab间的距离；

步骤S22：由式(2)与式(3)，得：

由于物屏上的矩形孔小且通过凸透镜后成缩小像，因此此光路满足近轴条件即tgθ＝sinθ和tgα＝sinα，把式(2)和式(5)带入式(1)，得到：

根据式(6)，测量d与L的值从而确定液体的折射率。

7.根据权利要求5所述的测量液体折射率的方法，其特征在于：所述光源为白炽灯。

8.根据权利要求5所述的测量液体折射率的方法，其特征在于：所述玻璃容器的尺寸为2cm，凸透镜的焦距为20cm，物屏与透镜的距离为100cm。

9.根据权利要求5所述的测量液体折射率的方法，其特征在于：所述玻璃容器的尺寸为2cm，凸透镜的焦距为10cm，物屏与透镜的距离为80cm。