[發明專利]一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法

在審

• 申請號: 202011277462.X
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112525860A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 韋維;陳恒;張霆;劉彩霞
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 樂俊

本發明涉及一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法，包括如下步驟：1)、利用上現蜃景成像形成光路：設定一束由激光發射單元自下而上發出的光線以入射角i由折射率為n處射入空氣層，所述的空氣層具有多層，該多層(空氣)的折射率自下而上依次為n、n₁、n₂、n₃、n₄……，由折射定律：nsini＝n₁sini₁；n₁sini₁＝n₂sinr；設定n＞n₂時r＞i，從下層空氣進入上層空氣的入射角不斷增大，當增大到由某兩層空氣的折射率決定的臨界角的時候發生全反射；設置所述的觀測儀于下層空氣位，當觀測儀逆著光線，經全反射形成呈倒立的虛像；設置所述的觀測儀于上層空氣位，當觀測儀逆著光線，經折射形成的正立的虛像；2)、通過折射定律得到的折射率代入相應的擬合關系式。

技術領域

本發明涉及光學檢測技術領域，具體涉及一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法。

背景技術

測量溶液折射率在生物化學領域、環境檢測、生命科學等領域具有十分重要的意義，因此，研究人員對折射率測量設備及方法進行了大量的研究。溶液折射率是鑒別和定量可溶物的重要手段。目前，溶液折射率的方法很多，如熒光分子示蹤測量法、放射性元素示蹤測量法等，但是測量成本都較高，而傳統的方法穩定和準確性又不高。中國專利《折射率溶液標準物質及其制作方法》(授權公告號CN 103063606 B)中提及一種高準確度測量折射率方案，但是是基于折射介質的方案，對具體測量或者說測試方法沒有公開。

在理解本申請方案之前，先解釋下本申請利用到的一個重要原理：海市蜃樓。又稱蜃景，是一種因為光的折射和全反射而形成的自然現象，是地球上物體反射的光經過密度分布不均勻的大氣時發生折射而形成的虛像。海市蜃樓產生的原因主要是太陽使地面或水面上方空氣溫度上升后形成一種氣溫梯度，由于空氣密度不同，折射率就不同，光線會在氣溫梯度分界處產生折射現象。海市蜃樓的形成條件受很多因素影響，最主要的就是氣溫的反常分布，導致空氣密度差異大，造成空氣折射率形成梯度分布。而無風或微風，空氣對流很小的天氣也有利于形成海市蜃樓。上現蜃景和下現蜃景是海市蜃樓最常見的兩種類型。上現蜃景通常出現在夏天傍晚，海面溫度比較低，而空氣由于受到白天太陽的暴曬，溫度較高的情況下。此時，下層空氣密度比上層大，空氣折射率自下而上逐漸減小。因此，被物體反射的光線在空氣中的軌跡為一系列向上凸的拋物線，物體的像成在原物的上方，有正立的，也有倒立的。下現蜃景通常出現在沙漠地帶當溫度很高時，貼近地面的空氣溫度比上空高的情況。此時，下層空氣密度比上層小，空氣折射率自下而上逐漸增大。因此，被物體反射的光線在空氣中的軌跡為一系列向上凹的拋物線，物體的像成在原物的下方，且是倒立的。

上現蜃景成像有兩種情況，第一種情況：上現蜃景成正立的像，當光線發生折射后還沒發生全反射就射入觀測點，所成的像是正立的，而且像比實際景物高。第二種情況：上現蜃景成倒立的像，當光線發生折射后發生了全反射，全反射光線從上至下射入觀測點，成倒立像。

本申請利用上現蜃景成像的原理，公開了一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法，測量所需時間較現有的方法大幅度縮短，簡單實用，且穩定性好、測量效率高，準確可靠，且為具體的不同濃度和不同折射率梯度的溶液折射率測量提供了方案基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法，測量所需時間較現有的方法大幅度縮短，簡單實用，且穩定性好、測量效率高，準確可靠，且為具體的不同濃度和不同折射率梯度的溶液折射率測量提供了方案基礎。

本發明的技術方案：一種基于激光路徑的測量溶液折射率方法，包括如下步驟：

1)、利用上現蜃景成像形成光路：