[发明专利]基于光杠杆的测量双棱镜折射率的方法和装置

权利要求书

1.一种基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，其包括底座、滑轨、激光自准器、支架和标尺，其中，

所述底座上安装滑轨，滑轨上安装有丝杠，所述丝杠穿过载物台下端并与其连接，旋动所述丝杠时，载物台可在所述滑轨上水平移动；所述导轨一端设置有升降块，另一端设置有所述激光自准器；

所述支架安装在所述底座的端部，支架上设置有光杠杆组；

所述滑轨上安装调平螺钉和定位螺钉，所述滑轨的水平角的调节通过调平螺钉来实现，所述升降块的升降通过其下端的所述定位螺钉的旋动来实现；

所述标尺由表面带有毫米刻度的平面镜组成。

2.根据权利要求1所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，所述光杠杆组件包括：光杠杆转轴、光杠杆载物架、光杠杆线性激光源和夹子，所述光杠杆转轴上安装光杠杆载物架，所述光杠杆载物架上安装光杠杆线性激光源和簧片。

3.根据权利要求1或2所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，所述激光自准器包括：毛玻璃片和线性激光器，所述毛玻璃片的中部安装有线性激光器，线性激光器发出的光经过标尺反射返向毛玻璃片，当反射光线与出射光线重合时，滑轨与标尺垂直。

4.根据权利要求1所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，所述底座由铸铁制成，长50cm，高30cm；所述滑轨由钢制成，30cm长，中部开槽。

5.根据权利要求2所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，所述光杠杆线性激光源为半导体线性激光源。

6.根据权利要求2所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的装置，其特征在于，所述毛玻璃片直径为2cm，所述线性激光器为半导体线性激光源。

7.一种基于光杠杆的测量双棱镜折射率的方法，其特征在于，其基于上述光杠杆的测量双棱镜折射率的装置实现的，该具体过程为：

步骤a，测定双棱镜的锐角；

在该步骤中，将激光自准器断电，向光杠杆组件的线性激光源通电，光线射向标尺，记下标尺读数_n1，同时设滑轨位置为m₁；通过旋动丝杠带动载物台向标尺方向移动一段距离，同时设滑轨位置为m₂，此时光杠杆后足被抬高，进而线性激光源射向标尺的位置发生变化，读数为n₂；设双棱镜的锐角为α，载物台由m₁移动到m₂时，光杠杆组件后足高度变化为Δd，光杠杆的角度变化恰好也为α，有如下关系式：

tanα=Δdm2-m1---(1)]]>

相应的，线性激光源射向标尺的光线角度变化为β，

tanβ=n2-n1D---(2)]]>

由于θ等于β，所以有：

tanα=n2-n1D---(3)]]>

双棱镜的锐角计算公式为：

α=arctann2-n1D---(4);]]>

步骤b，测定双棱镜的最小偏向角；

关闭线性激光源，打开激光自准器，其光线直接照射在标尺上，记录读数n′₁；把双棱镜固定在光杠杆载物架上，用夹子固定；把光杠杆的后足搭在升降块上；激光自准器发出的光经过双棱镜折射后打在标尺上，读数为n′₂，光偏向角为δ；旋动定位螺钉使得升降块向上浮动，光杠杆组件带动双棱镜产生偏转，光偏向角δ随之发生变化，在标尺上产生新的读数n′_x，当Δn_min=n′_x-n′₁最小时，对应的偏向角δ为最小偏向角δ_min，其计算式为：

δmin=arctanΔnminD---(5);]]>

步骤c，计算双棱镜的折射率n；

依据棱镜折射率计算公式：

n=sin12(δmin+α)sin12α---(6)]]>

把(4)和(5)式带入(6)式即可求得双棱镜折射率n为：

n=sin12(arctanΔnminD+arctann2-n1D)sin12(arctann2-n1D)---(7)]]>

8.根据权利要求7所述的基于光杠杆的测量双棱镜折射率的方法，其特征在于，在测量之前，首先调节滑轨与标尺垂直；

具体过程为，将待测双棱镜放置在载物台上，激光自准器发出的光射向标尺，光线向毛玻璃片反射，调节调平螺钉，使得反射光线射入线性激光器，反射光线与出射光线重合，此时滑轨与标尺垂直，标尺距离光杠杆组件的转轴的距离为D。