[實用新型]一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720087466.9
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN206431045U
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁偉韜
• 申請（專利權(quán)）人: 梁偉韜
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于物質(zhì)折射率測量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置。

背景技術(shù)

測量折射率的方法歸納起來分兩類，一類是利用幾何光學(xué)來測量，另一類是利用波動光學(xué)來測量。常用的方法有：分光計最小偏向角法、阿貝折射儀臨界角法、干涉法，另外還有布儒斯特角法、橢圓偏光法、全反射臨界角法等等。目前的方法都有一定的缺陷，有些折射率的測量范圍受到限制，如阿貝折射儀臨界角法測量液體折射率的范圍一般1.3-1.7，橢圓偏光法主要用于測定薄膜的折射率，有些要求對樣品進行復(fù)雜加工（如分光計最小偏向角法），有些需要已知折射率的標(biāo)準樣品，有些調(diào)整儀器比較復(fù)雜，有些測量精度不高、通用性差等等。

基于邁克爾遜干涉儀測量折射率方案較多，基本上要求將透明介質(zhì)做成薄膜，然后將其置于邁克爾遜干涉儀的其中一條光路中，通過選定某一參考點，如兩臂光程差為0時作為參考，通過可動反射鏡的平動，測出加入薄膜后光程差的改變，根據(jù)光程差的改變與折射率的關(guān)系，計算出折射率。這類方法，在判定光程差為0時的容易造成較大誤差，精確度較低（3位有效數(shù)字），并且介質(zhì)要做薄膜，較為麻煩。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實用新型目的在于提供一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置的技術(shù)方案。

本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

所述的一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置，包括激光器、擴束透鏡、邁克爾遜干涉儀，所述的邁克爾遜干涉儀包括平面反射鏡M1、M2與分光板G1、補償板G2，其特征在于在所述的邁克爾遜干涉儀平臺上的平面反射鏡M1與分光板G1之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)裝置，所述的固定旋轉(zhuǎn)裝置包括固定在邁克爾遜干涉儀平臺上的固定支架，所述固定支架上方轉(zhuǎn)動配合連接用于插入透明介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)支架，在邁克爾遜干涉儀平臺上還設(shè)置用于固定螺旋測微器的螺旋測微器支架，旋轉(zhuǎn)支架的螺桿與螺旋測微器的測微螺桿觸接。

所述的一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置，其特征在于平面反射鏡M1與透明介質(zhì)平行設(shè)置，即光線垂直入射透明介質(zhì)，平面反射鏡M1與分光板G1的幾何路徑為s，所述透明介質(zhì)的厚度為e，透明介質(zhì)折射率為n，旋轉(zhuǎn)支架插入透明介質(zhì)后光路（1）的光程滿足：△=2s+2ne-2e；平面反射鏡M1與透明介質(zhì)夾角設(shè)置，即光線的入射角為i，折射角為r，平面反射鏡M1與分光板G1的幾何路徑為s，所述透明介質(zhì)的厚度為e，透明介質(zhì)折射率為n，旋轉(zhuǎn)支架插入透明介質(zhì)后光路（1）的光程滿足：△′=2s+2ne／cos r-2e cos（i-r）／cos r ；在滿足入射角為i較小的情況下，光路（1）的光程變化滿足：δ=△′-△=2ne（1／cos r-1）-2e[cos（i-r）／cos r-1]=（1-1／n）ei2。

所述的一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置，其特征在于所述螺旋測微器的微分筒轉(zhuǎn)動而觀測到冒出（或縮進）的條紋數(shù)為k，光路（1）的光程變化滿足：δ=（1-1／n）ei2=kλ，其中λ為光學(xué)匹配系統(tǒng)輸出的激光束的波長。

所述的一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)支架與固定支架的固定點到螺旋測微器測微螺桿的觸接點距離為l，螺旋測微器測微螺桿的觸接點旋進距離為x，則透明介質(zhì)的折射率為：n=1／(1- kλl2/ex2)。

所述的一種測量透明介質(zhì)折射率的裝置，其特征在于用平面反射鏡M1、M2與分光板G1、補償板G2組裝成邁克爾遜干涉儀（或用KF-WSM型邁克爾遜干涉儀），并安裝固定支架、旋轉(zhuǎn)支架、螺旋測微器支架、螺旋測微器、激光器、擴束透鏡構(gòu)成。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出優(yōu)點和效果：

1）以轉(zhuǎn)動替代平動進行測量，使本裝置只需準確到0.01mm的螺旋測微器（不到100元）就可以實現(xiàn)原來需要專用準確到0.0001mm精密移動臺（3000元左右）來實現(xiàn)的精確度，大大降低了成本；

2）有效數(shù)字可以達到4-5位，精度高；

3）多功能，多用途，通用性強，在一個平臺上可測量透明固體與液體折射率，可直接測量板狀透明固體樣品（厚度為cm量級）的折射率及透明液體的折射率；檢驗板狀透明介質(zhì)兩表面是否平行；如果采用已知厚度與折射率的透明玻璃板樣品，可以測量未知激光波長；拓展邁克爾遜干涉儀功能，進行光的干涉實驗；

4）測量方便，只需將板狀樣品切成大約5×5cm大小即可裝在支架上進行測量，液體樣品倒入5×5×1.2cm左右的長方體容器即可方便測量。

本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。

附圖說明