[發明專利]基于布儒斯特定律的折射率測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 202011082735.5
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112504995A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 董錫杰;曹尚文;徐嘉璐;譚昕旸;賀臣
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 武漢領君知識產權代理事務所(普通合伙) 42248
• 代理人: 汪俊鋒

本發明公開了基于布儒斯特定律的折射率測量裝置和測量方法，該裝置包括激光發射單元，光電強度探測單元，以及帶螺旋測微單元的光具座；所述螺旋測微單元包括螺旋測微標尺，以及手輪式旋鈕；所述光具座底端設有滑動軌道，以及滑動設置于該滑動軌道上的載物臺；激光發射單元中的激光器固定安裝于螺旋測微標尺的零點位置，光電強度探測單元中的探頭以可滑動方式安裝于螺旋測微標尺上，旋轉手輪式旋鈕即對探頭位置進行微調；激光器、探頭、載物臺的相對位置應保證：激光器的出射偏振光入射到待測介質的反射面并被反射，且反射光被探頭接收。本發明將角度測量轉化為長度測量，實現了距離連續變化，測量更精確；且不局限于光學玻璃的折射率測量。

技術領域

本發明屬于光學參數測量技術領域，具體涉及基于布儒斯特定律的折射率測量裝置和測量方法。

背景技術

折射率是介質的重要光學參數之一，反映了介質的光學基本性能、濃度、純度、色散等，并與介質結構、密度及光線的波長有關。其在化工、醫藥、食品等方面有重要的測量意義，尤其在新興光電信息材料方面，是重要的、基本的測量參數之一。

目前基于布儒斯特定律進行折射率測量的方法，其測量對象主要是各向同性的光學玻璃。當入射角滿足布儒斯特定律時，折射光和反射光垂直正交，根據幾何關系有：

其中，n₁為空氣折射率，n₂為待測介質折射率，θ_b為布儒斯特角。

基于布儒斯特定律進行折射率測量的方法為：將測角臺水平放置，光學玻璃垂直立于測角臺且光學玻璃反射面剛好投影在測角臺標記線處，將光電強度探測儀安置于測角臺延伸處；調節帶布儒斯特窗的氦氖激光源方向，至出射的偏振光偏振化方向平行于入射面，打開氦氖激光源照射至光學玻璃，調節光學玻璃的高度保證水平照射，并保證光線剛好照射在測角臺中心垂線上；調節光電強度探測儀高度至剛好接收反射激光；改變偏振光入射角度，并調節光電強度探測儀探頭位置至可以接收反射光，進行反射光強測量，多次改變入射角重復上述步驟，直至某處反射光強信號最弱，記錄此時入射角即布儒斯特角；利用反射光線與折射光線垂直，進而計算光學玻璃的折射率。

傳統的布儒斯特角測量存在固有限制，要求介質為光學玻璃；且直接進行角度的測量，并且角度最小間隔是1分的間隔測量，故只能進行非連續測量。測量過程中，由于測角臺重力分布不均難以始終保持水平狀態，并且玻璃面難以嚴格垂直于水平面，故測量儀器之間距離越大，由于測角臺和測量反射面的不絕對水平造成的角度測量誤差就會被放的越大；且周圍雜光干擾也是一個重要的影響因素。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型的基于布儒斯特定律的折射率測量裝置和測量方法，以解決背景技術中所指出的技術問題。

本發明提供的基于布儒斯特定律的折射率測量裝置，包括用來發射偏振光的激光發射單元，用來接收反射光的光電強度探測單元、以及帶螺旋測微標尺的光具座；

所述光具座的底端為一水平的載物臺，載物臺上設有用來放置待測介質的載物槽；

所述光具座的上方安裝有水平的螺旋測微標尺，激光發射單元中的激光發射器固定安裝于螺旋測微標尺上，光電強度探測單元中的探頭以可滑動方式安裝于螺旋測微標尺上；

激光發射器、探頭、載物槽的相對位置應保證：激光發射器的出射偏振光入射到待測介質的反射面并被反射，反射光被探頭接收。

作為優選，激光發射器固定安裝于螺旋測微標尺的零點位置。

作為優選，光具座為箱體結構，至少箱體上端面設為透明壁，其他端面均為不透光壁。

本發明提供的基于布儒斯特定律的折射率測量方法，該方法利用上述基于布儒斯特定律的折射率測量裝置，包括：