[发明专利]测量平板透明介质折射率的实验装置与实验方法

说明书

技术领域

本发明属于折射率测量设备或装置技术领域，具体涉及测量平板透明介质折射率的实验装置。

背景技术

透明介质的折射率是其最重要的光学参数之一，折射率的精确、简便、快速测量技术的研究一直是本技术领域的热点问题，也是大学物理光学实验中的基本内容。几何光学测量法是透明固体折射率的主要测量方法，其中最常用的方法是利用分光计的最小偏向角法、V棱镜折射法和阿贝折射仪，虽然其测量精度都较高，但都要求将待测量的固体透明介质加工成所要求的确定形状，其加工成本高、难度大，影响了在一般条件下的使用。专利公开号为CN102749303A发明名称为“一种测量平板型透明介质折射率的装置和方法”的中国发明专利，《应用光学》2012第1期上“基于平行平板的折射率高精度非接触测量”一文，分别报道了根据光束倾斜透射平板玻璃时，所产生的偏移量与平板玻璃折射率之间的关系，利用CCD采集并测量光束透过平板玻璃时由于折射而产生的偏移量（光斑直径变化量），进而计算出平板玻璃折射率的方法。该方法虽然原理简单直观，用于常见的薄厚度（mm量级）的玻璃（如窗户玻璃）测量，光通过时由于折射所产生的偏移量太小以致于无法测量，同时光束入射角的准确测量难度很大，往往给计算结果带来较大的测量误差。

专利公开号为CN102621095A、发明名称为“一种测量透明物质折射率的方法”的中国发明专利申请，公开了一种通过测量光束透过透明介质时产生的暗斑或暗环弦长，计算透明介质折射率的方法。该方法虽然不需测量光束的入射角，但由于光的折射、反射所形成的圆形暗斑或暗环边界的清晰度有限，圆形暗斑或暗环弦长的测量，实质上是圆形暗斑或暗环边界上两个点位置的确定，这在边界清晰度有限的实际测量中难度很大，另外圆形暗斑或暗环弦长的测量较条形暗带宽度的测量，容易产生较大的偏差而造成较大的测量误差。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种设计合理、结构简单、生产成本低、适用范围广、测量精度较高、特别适合于学生实验的测量平板透明介质折射率的实验装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于为测量平板透明介质折射率的实验装置提供一种方法简单、操作简便的实验方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在底座上设置有半导体激光器，底座上半导体激光器光出射方向设置有中心线与半导体激光器中心线相垂直的柱透镜，待测平板透明介质的光入射面上设置有坐标纸，坐标纸的标度面粘贴在平板透明介质光入射方向的一侧面。

上述实验装置测量平板透明介质折射率的方法由下述步骤组成：

1、将坐标纸在水中浸泡1分钟取出，坐标纸的标度面贴在已知厚度的平板透明介质光入射面上，用镜头纸压吸坐标纸中的水，消除坐标纸与平板透明介质之间的水膜和空气膜。

2、接通半导体激光器的电源，半导体激光器出射的激光束入射到柱透镜，出射的线光源垂直入射于平板透明介质上坐标纸的背面，从平板透明介质的另一侧面迎光观察到以坐标纸上的线状光带为中心线对称的暗带，从坐标纸上量取暗带的宽度L、单位为mm。

3、根据上述测量结果，用下式计算平板透明介质的折射率，

nx=L2+16h2L---(1)]]>

式（1）中h为平板透明介质的厚度、单位为mm，L为暗带的宽度、单位为mm。

本发明采用了线光源入射到粘贴在待测平板透明介质的坐标纸上，从平板透明介质的另一侧面迎光观察到以坐标纸上的线状光带为中心线对称的暗带，用公式计算出平板透明介质的折射率。这种测量装置，结构简单、产品成本低、测量范围大，实验方法简单、测量精度完全满足要求，全反射形成的暗带不需要调试自动形成，且不受环境条件的影响，特别适合于学生光学实验、课堂演示实验以及工程现场测量。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是采用本发明测量平板玻璃折射率的暗带照片。