[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)量液體折射率的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810354489.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109470650A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁存程;馮尚源;何友武;章小曼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明提供一種測(cè)量液體折射率的裝置及方法，該裝置包括光源、帶矩形孔的物屏、凸透鏡、玻璃容器及讀數(shù)顯微鏡；凸透鏡的光軸垂直于物屏；物屏上矩形孔的中心在凸透鏡的光軸上；玻璃容器垂直于凸透鏡的光軸；物屏上矩形孔經(jīng)凸透鏡后成縮小的實(shí)像；讀數(shù)顯微鏡與凸透鏡共軸；光源、帶矩形孔的物屏、凸透鏡、玻璃容器安裝在一軌道上；凸透鏡的光軸平行于軌道；讀數(shù)顯微鏡測(cè)量玻璃容器裝待測(cè)液體前后兩次成像位置的間距；通過(guò)測(cè)量玻璃容器內(nèi)部沿凸透鏡光軸方向的尺寸及玻璃容器裝待測(cè)液體前后兩次成像位置的間距獲得液體的折射率。本發(fā)明可以快速、準(zhǔn)確測(cè)量液體的折射率，而且操作簡(jiǎn)單、方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量液體折射率的裝置及方法。

背景技術(shù)

折射率是物質(zhì)的一種重要物理參數(shù)。液體折射率的測(cè)量被廣泛用于石油工業(yè)、制藥工業(yè)、油脂工業(yè)、制漆工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制糖工業(yè)等領(lǐng)域。通過(guò)測(cè)量液態(tài)食品的折射率，可以鑒別食品的組成、濃度，判斷食品的品質(zhì)。通過(guò)測(cè)量溶液的折射率可以確定果汁、蜂蜜等食品的糖濃度。測(cè)定油脂折射率可以確定脂肪酸構(gòu)成，鑒別油脂的組成和品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量液體折射率的裝置及方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種測(cè)量液體折射率的裝置，其包括光源、帶矩形孔的物屏、凸透鏡、玻璃容器及讀數(shù)顯微鏡；所述凸透鏡的光軸垂直于物屏；物屏上矩形孔的中心在凸透鏡的光軸上；玻璃容器垂直于凸透鏡的光軸；物屏上矩形孔經(jīng)凸透鏡后成縮小的實(shí)像；讀數(shù)顯微鏡與凸透鏡共軸；光源、帶矩形孔的物屏、凸透鏡、玻璃容器安裝在一軌道上；凸透鏡的光軸平行于軌道；所述讀數(shù)顯微鏡測(cè)量玻璃容器裝待測(cè)液體前后兩次成像位置的間距；通過(guò)測(cè)量玻璃容器內(nèi)部沿凸透鏡光軸方向的尺寸及玻璃容器裝待測(cè)液體前后兩次成像位置的間距獲得液體的折射率。

較佳的，所述光源為白熾燈。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述玻璃容器的尺寸為2cm，凸透鏡的焦距為20cm，物屏與透鏡的距離為100cm。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述玻璃容器的尺寸為2cm，凸透鏡的焦距為10cm，物屏與透鏡的距離為80cm。

本發(fā)明提供一種測(cè)量液體折射率的方法，其包括以下步驟：步驟S1：光源從物屏上的矩形孔入射，玻璃容器裝待測(cè)液體前，矩形孔經(jīng)凸透鏡成縮小的實(shí)像于位置a；利用讀數(shù)顯微鏡確定縮小像的位置a并記錄位置讀數(shù)；步驟S2：將待測(cè)液體注入玻璃容器中，縮小的實(shí)像沿凸透鏡的光軸方向移動(dòng)到b，再次利用讀數(shù)顯微鏡確定縮小的位置b并記錄位置讀數(shù)；讀數(shù)顯微鏡兩次位置讀數(shù)的差值就是縮小像移動(dòng)的距離L，根據(jù)下式計(jì)算得到待測(cè)液體的折射率n： d為玻璃容器內(nèi)部沿Y軸方向的尺寸。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，折射率n推導(dǎo)包括以下步驟：步驟S21：玻璃容器裝待測(cè)液體前，物屏經(jīng)凸透鏡成縮小像于a；玻璃容器裝待測(cè)液體后成像于b，如下關(guān)系式：

其中，θ和α分別為入射角和折射角，A為玻璃容器入射點(diǎn)h和玻璃容器中心f間的距離， d為玻璃容器內(nèi)部沿Y軸方向的尺寸，y為a與玻璃容器垂直間距，L為玻璃容器裝待測(cè)液體前后兩次成像位置的間距即ab間的距離；步驟S22：由式(2)與式(3)，得：

由于物屏上的矩形孔小且通過(guò)凸透鏡后成縮小像，因此此光路滿(mǎn)足近軸條件即tgθ＝sinθ和tgα＝sinα，把式(2)和式(5)帶入式(1)，得到：

根據(jù)式(6)，測(cè)量d與L的值從而確定液體的折射率。

較佳的，所述光源為白熾燈。