[發明專利]照射雙棱鏡的棱面和底面測量材質折射率的方法

有效

• 申請號: 202010039751.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111175251B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 胡再國
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

照射雙棱鏡的棱面和底面測量材質折射率的方法涉及折射率的測量，雙棱鏡的厚度能夠忽略，兩個激光器的出射光在一條直線上；每個激光器的出射孔有一個刻度尺，刻度尺有一個正方形孔洞對準激光器的出射孔，正方形孔洞的一端為刻度尺的零點；雙棱鏡位于兩個激光器的正中間；左側激光器的激光垂直于雙棱鏡的底面照射到前端棱面對應的底面，光線不發生光路改變照射到棱面、再反射到底面、再折射出來照射到左側刻度尺形成折射光點，折射光點的后端和正方形孔洞后端之間的距離為S2;光線在棱面反射光照射到右側刻度尺形成光斑與正方形孔洞之間的距離為S1，S1是指激光的正方形出射孔洞的后端到反射光斑后端之間的距離；折射率n=S2/S1。

技術領域

本發明涉及折射率的測量，特別是雙棱鏡或者小角度尖劈的折射率的測量。

背景技術

折射率的測量主要是依據折射定律，常采用全反射進行測量；使用的工具通常采用分光計或者阿貝折射儀，分光計和阿貝折射率的調節比較復雜；同時，阿貝折射儀對材質的形狀、大小和厚度有一定的要求，對于某些形狀的材質則無法進行測量。所以，有必要依據透明材質的具體形狀提出適宜的測量方法。

發明內容

本發明主要針對雙棱鏡一類的小角度尖劈提出折射率的測量方法。

本發明實現發明目的采用的技術方案是：照射雙棱鏡棱面和底面測量材質折射率的方法，包括兩個激光器，雙棱鏡包含兩個等腰三角形面和三個矩形面，最大的矩形面為底面、另外兩個矩形面為棱面，兩個棱面所交的邊為棱，等腰三角形的兩個腰和底邊的夾角都為α，α為0.5^o-1^o，因此正弦值、正切值與角度的弧度值大致相等，雙棱鏡的長度為40-60mm，即厚度為0.3-1mm，厚度指雙棱鏡的棱到雙棱鏡底面的距離，光具座的長度一般在1000mm以上，因此雙棱鏡的厚度能夠忽略，其特征是：激光器外殼為圓柱體，激光器能夠繞中心軸旋轉；兩個激光器的出射光在一條直線上；每個激光器的出射孔有一個刻度尺，刻度尺有一個正方形孔洞對準激光器的出射孔，激光的光斑在2.5-3mm，正方形孔洞的邊長在1.5-2mm，正方體孔洞罩住激光光斑，即激光的出射光斑由圓形光斑改變為正方形；正方形孔洞的一端為刻度尺的零點；雙棱鏡位于兩個激光器的正中間，即雙棱鏡到左側激光器的距離和雙棱鏡到右側激光器的距離相等，假定為L；左側激光器的激光垂直于雙棱鏡的底面照射到前端棱面對應的底面，光線不發生光路改變照射到棱面、再反射到底面、再折射出來照射到左側刻度尺形成折射光點，折射光點的后端和正方形孔洞后端之間的距離為S2;光線在棱面反射光照射到右側刻度尺形成光斑之間的距離為S1，S1是指激光的正方形出射孔洞的后端到反射光斑后端之間的距離；折射率n= S2/S1。

本發明的有益效果：依據現有的光具座以及常用激光器；在現有激光器適當進行改造、附加一個刻度尺，為便于定位和光差，對激光出現光點進行改造（附加正方形或者長方形光闌，即刻度尺的孔洞）；測量原理清晰，測量方法易懂，計算簡單。有利于中學生等理論基礎較弱的人群理解，比較適合于作為演示教具使用。本發明左側激光器和右側激光器相互配合，本發明的折射率為左側激光器波長對應的折射率；右側激光器主要起著輔助定位和測量尖劈的頂角的作用。

附圖說明

圖1是雙棱鏡示意圖（其中標記3的虛線部分表示被遮擋；因為在該圖中，底面被遮擋）；圖2是激光器出射孔示意圖（虛線圓表示出射孔）；圖3是標尺與出射孔關系示意圖（標尺不透明）；圖4是光點照射到棱面產生反射示意圖（放大示意圖）；圖5是光點照射到底面產生折射示意圖（放大示意圖）；圖6是光點照射到棱面產生反射和底面產生折射示意圖（真實光路圖，即棱面入射光點和折射光在底面的出射點的差異能夠忽略）；圖7兩個激光器出射光共線示意圖；圖8雙棱鏡斜插示意圖（初始狀態，便于識別反射光點和折射光點）；圖9是左側激光器垂直照射到雙棱鏡的底面(即右側側激光器垂直于雙棱鏡的底面這個方向照射到雙棱鏡的棱和棱面上)的示意圖；

圖4-9為俯視圖，圖中的下端為平面內的后端（后方）、圖中的上端為平面內的前端（前方）；即下端、后端和后方為相同的方位（只是著眼點不同而已）；同理上端、前端和前方為相同的方位；