[發明專利]一種復折射率測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201710141164.X
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106770039A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張秋長;羅天舒;劉寶林
• 申請（專利權）人: 廈門大學嘉庚學院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種復折射率測量裝置，其特征在于：包括激光發射器、尖劈形吸收性介質，第一鏡面，第二鏡面，接收屏，CCD探測器和主機，所述第一鏡面和第二鏡面對應平行設置成反射通道；所述激光發射器發射激光垂直入射所述尖劈形吸收性介質的直角邊，光線在尖劈形吸收性介質的斜邊發生折射后進入所述反射通道，光線在反射通道射進行若干次反射后投射在接收屏上，所述CCD探測器對接收屏上的光斑位置進行測量并將數據發送給主機，所述主機根據兩次不同頂角的尖劈形吸收性介質引起的光斑位置的變化計算出該尖劈形吸收性介質的復折射率。

2.根據權利要求1所述的復折射率測量裝置，其特征在于：所述激光發射器和尖劈形吸收性介質間還設置有擴束器對激光進行擴束。

3.根據權利要求1所述的復折射率測量裝置，其特征在于：所述主機為計算機。

4.一種基于權利要求1所述的復折射率測量裝置的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1：激光發射器發出激光垂直入射頂角為α₁的尖劈形吸收性介質的直角邊，CCD探測器檢測接收屏上的光斑的位置；

步驟S2：主機根據所述光斑的位置計算光線經過尖劈形吸收性介質的斜邊時的實折射角

步驟S3：取頂角為α₂的尖劈形吸收性介質進行以上步驟得到實折射角

步驟S4：結合實折射角與尖劈形吸收性介質復折射率的關系：

其中，n、κ分別為尖劈形吸收性介質的實部、虛部，為尖劈形吸收性介質的復折射率；α為尖劈形吸收性介質的頂角，為由尖劈形吸收性介質斜邊折射到空氣中的實折射角，n_i為空氣折射率；

代入步驟S1和步驟S2的數據，得下式：

對上式進行推導，求得復折射率的實部和虛部如下：

則該尖劈形吸收性介質的復折射率為

5.根據權利要求4所述的復折射率測量裝置的測量方法，其特征在于：所述步驟S2中實折射角的計算方法如下：以激光發射器出射的激光方向為X軸建立直角坐標系，CCD探測器檢測到接收屏上光斑在Y軸上的偏移量oy_2n-1為：

oy_2n-1＝L?tanθ+(2n-3)D?tanθ+M?tanθ

其中，L為尖劈形吸收性介質的斜邊折射處到第一鏡面的距離，D為第一鏡面和第二鏡面之間的距離，M為第二鏡面到接收屏的距離，θ為光線在尖劈形吸收性介質的斜面處發生折射的偏轉角，n為自然數且n≥2，2n-2的值等于光線在反射通道內發生反射的次數；

由上式及幾何關系可得：

其中，α為尖劈形吸收性介質的頂角，為由尖劈形吸收性介質斜邊折射到空氣中的實折射角。