[发明专利]一种测量平板型透明介质折射率的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体和液体折射率的测量，尤其是涉及一种有两个平行面的平板型透明介质折射率的测量。

背景技术

折射率是介质的一项重要光学参数，也是一些相关工农业产品的重要性能指标，在光学材料、食品、化工、医药等领域有着广泛的应用。

目前，测量介质折射率的方法很多，就有两个平行面的介质而言，常用的有几何光学法和干涉法。如利用阿贝折射仪，但其缺点是只适用于特定范围的折射率测量；有依据光束通过介质产生的侧向偏移，再利用线阵CCD或PSD传感器检测偏移量测量折射率的，其缺点是需确定光束入射角，并调节线阵CCD或PSD传感器与出射光线垂直，操作相对较难；还有利用干涉方法测量的，虽然能达到较高的精度，但其对实验条件要求较高，操作繁琐。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种测量数据少、测量范围不受限制、操作简便，适用于有两个平行面的平板型透明介质折射率测量的装置，并可实现折射率的实时监测。

本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种使用平板型透明介质折射率测量装置测量折射率的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：测量平板型透明介质折射率的装置包括暗盒、半导体激光器、毛玻璃屏、会聚透镜、薄毛玻璃屏、CCD摄像头、精密移台、平台衬板，平台衬板设置在暗盒内，半导体激光器、毛玻璃屏、会聚透镜、精密平移台安装在平台衬板上，薄毛玻璃屏、CCD摄像头安装在精密平移台上，随精密平移台同步移动，半导体激光器、毛玻璃屏、会聚透镜、薄毛玻璃屏、CCD摄像头依次同轴排列设置在暗盒内，暗盒上设有遮光盖。

会聚透镜和薄毛玻璃屏之间设置有待测介质，待测介质可以为固体或液体，若待测介质为固体，需有两个平行面，测量时可直接放入系统；若待测介质为液体，可配套有两个平行面的液槽，测量时将液体注入。

采用上述的平板型透明介质折射率测量装置测量介质折射率的方法如下：

1、接通半导体激光器的电源，发出的光通过毛玻璃屏形成较为均匀的散斑，经会聚透镜在薄毛玻璃屏得到均匀的圆形光斑图像，通过CCD摄像头由计算机实时获取。

2、定标：在薄毛玻璃屏上得到的均匀圆形光斑由计算机获取后，测量其直径D₁，然后调节精密平移台，记录其移动距离S，并再次测量薄毛玻璃屏上获得的圆形光斑直径D₂，此时定标完成。若待测介质为液体，则定标时需事先将配套液槽置于会聚透镜和精密平移台之间。在不改变待测介质物态的情况下(液体换固体或液体换固体)，通常只需进行一次初始定标，在后续测量中无需再作定标。

(3)测量：将待测介质放入会聚透镜和精密平移台之间，相应的在薄毛玻璃屏上的光斑直径会发生变化，测得此时的光斑直径D₂′，即可计算得到该介质的折射率为：

n=11-ST|D2′-D2||D1-D2|]]>

式中，T为待测介质两个平行面之间的距离。定标及测量中，D₁、D₂和D₂′可取相对值，以像素为单位，实验过程中必要时可将遮光盖合上。