CN102590142A - 聚焦全内反射法测量物质折射率分布 - Google Patents

聚焦全内反射法测量物质折射率分布 Download PDF

Info

Publication number
CN102590142A
CN102590142A CN2012100621421A CN201210062142A CN102590142A CN 102590142 A CN102590142 A CN 102590142A CN 2012100621421 A CN2012100621421 A CN 2012100621421A CN 201210062142 A CN201210062142 A CN 201210062142A CN 102590142 A CN102590142 A CN 102590142A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refractive index
sample
distribution
light intensity
distributes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100621421A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102590142B (zh
Inventor
叶青
孙腾骞
王槿
邓志超
张春平
田建国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN201210062142.1A priority Critical patent/CN102590142B/zh
Publication of CN102590142A publication Critical patent/CN102590142A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102590142B publication Critical patent/CN102590142B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

一种物质折射率分布的测定方法，基于全内反射原理，使用柱面镜将光线会聚，使光线聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵电荷耦合器件测量反射光强分布，利用计算机进行控制、采集、存储、处理数据，进而得到物质在会聚光聚焦处一条线上的折射率。棱镜和样品放置在高度可调的升降台上，通过调节升降台高度，改变会聚光聚焦在样品上的位置，进而可以得到物质的折射率分布。本发明适用于研究复杂样品的折射率分布性质。

Description

聚焦全内反射法测量物质折射率分布
技术领域
本发明涉及一种物质折射率的测定方法，特别涉及一种基于全内反射利用会聚光测量物质折射率分布的方法。
背景技术
目前，用于测量物质折射率的方法有很多，如自然准直法、最小偏向角法、V型棱镜法等，这些方法都建立在折射反射定律基础之上，各具特点，各有优势。但是，这些方法都只用于测量均匀物质的折射率性质。然而，实际物质的组成往往是复杂的、非均匀的。对于这些物质，现有的方法很难测量它们的折射率。此外，对于待测的物质，现有的方法仅仅能够得到唯一的一个折射率的数值。到目前为止，还没有一种方法能够实现复杂组分的物质的折射率的测量，并描述出物质的折射率的分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够测量复杂的、非均匀物质的折射率，并能够描述物质的折射率分布的方法。
为实现上述目的，本发明的步骤如下：
第一步，使用柱面镜将光源的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件测量反射光强分布，使用计算机采集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强，屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；
第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程，得到空气的反射光强分布并存储。
第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储。
第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布，得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布。
第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表示一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角，依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值。
第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程，得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。
所述的光源为非相干光，所述的棱镜的位置是固定的。
附图说明
图1是光路俯视图。
图2是光路平视图。
图3是以空气作为样品的反射光强分布示意图。
图4是以水作为样品的反射光强分布示意图。
图5是以水作为样品的反射率分布示意图。
图6是以水作为样品样品的反射率分布导数示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明一下具体的实施方法：
图1是使用本方法的光路俯视图，图中，1是光源，其出射光为非相干光，这样可以避免干涉条纹的出现；2是柱面镜；3是棱镜；4是样品；5是面阵电荷耦合器件；6是计算机，采集、处理数据。图2是使用本方法的光路平视图，图中，7是光源；8是柱面镜；9是棱镜；10是面阵电荷耦合器件；11是计算机。
本方法的具体实施步骤如下：
第一步，如图1所示，使用柱面镜2将光源1的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜3和待测物质4的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件5测量反射光强分布，使用计算机6采集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强，屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；
第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程，得到空气的反射光强分布并存储。图3为以空气作为样品的反射光强分布示意图。
第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储。图4为以水作为样品在某一点上的反射光强分布示意图。
第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布，得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布。图5为以水作为样品在某一点上的反射率分布示意图。
第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表示一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角，依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值。图6是以水作为样品在某一点上的反射率分布导数示意图。
第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程，得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。

Claims (3)

1.一种物质折射率分布的测定方法，基于全内反射原理，其特征在于，这种方法包括以下步骤：
第一步，使用柱面镜将光源的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件测量反射光强分布，使用计算机采集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强，屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；
第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程，得到空气的反射光强分布并存储；
第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储；
第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布，得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布；
第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表示一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角，依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值；
第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程，得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。
2.如权利要求书1所述的物质折射率分布的测定方法，其特征在于，所述的光源为非相干光。
3.如权利要求书1所述的物质折射率分布的测定方法，其特征在于，所述的棱镜的位置是固定的。 
CN201210062142.1A 2012-03-12 2012-03-12 聚焦全内反射法测量物质折射率分布 Active CN102590142B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210062142.1A CN102590142B (zh) 2012-03-12 2012-03-12 聚焦全内反射法测量物质折射率分布

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210062142.1A CN102590142B (zh) 2012-03-12 2012-03-12 聚焦全内反射法测量物质折射率分布

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102590142A true CN102590142A (zh) 2012-07-18
CN102590142B CN102590142B (zh) 2014-03-26

Family

ID=46479083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210062142.1A Active CN102590142B (zh) 2012-03-12 2012-03-12 聚焦全内反射法测量物质折射率分布

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102590142B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104316495A (zh) * 2014-11-26 2015-01-28 中南大学 一种测量介质折射率的方法
CN104568838A (zh) * 2013-10-28 2015-04-29 南开大学 基于全内反射法的宽光谱范围物质色散的自动测量装置
CN104749137A (zh) * 2015-04-07 2015-07-01 清华大学 液体折射率的测量系统及测量方法
CN104777134A (zh) * 2015-04-24 2015-07-15 南开大学 用于宝石表面折射率测量的宝石显微镜
CN106338840A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 复旦大学 一种表面波场增强可调谐的全内反射光学激发装置
CN107153049A (zh) * 2017-05-31 2017-09-12 华中科技大学 一种抑制杂散光的物质折射率测量装置
CN108572160A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 华中科技大学 一种折射率分布测量的折光计
CN110044847A (zh) * 2019-05-16 2019-07-23 南开大学 一种不受光源漂移影响的全内反射式折射率传感方法
CN110779893A (zh) * 2019-12-31 2020-02-11 湖南楚一机电有限公司 一种折射率的检测方法及其折光仪

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0359167A2 (de) * 1988-09-15 1990-03-21 Firma Carl Zeiss Refraktometer mit brechzahlabhängiger Aperturteilung
CN1193740A (zh) * 1996-02-09 1998-09-23 福建师范大学 物质折射率的全反射测量方法与装置
US20020126290A1 (en) * 2001-01-25 2002-09-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Sensor utilizing attenuated total reflection
EP1324019A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Sensor utilizing evanescent wave
US20050046854A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring apparatus and sensor unit for same
CN1963464A (zh) * 2005-11-08 2007-05-16 中国科学院力学研究所 全内反射式椭偏成像装置和成像方法
GB2460305A (en) * 2008-11-11 2009-12-02 Univ Montfort Determining the particle size distribution of a suspension from the effective index of refraction of the suspension
CN101990633A (zh) * 2008-02-01 2011-03-23 莱尔照明公司 用于近临界反射光谱学的方法、装置和套件

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0359167A2 (de) * 1988-09-15 1990-03-21 Firma Carl Zeiss Refraktometer mit brechzahlabhängiger Aperturteilung
CN1193740A (zh) * 1996-02-09 1998-09-23 福建师范大学 物质折射率的全反射测量方法与装置
US20020126290A1 (en) * 2001-01-25 2002-09-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Sensor utilizing attenuated total reflection
EP1324019A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Sensor utilizing evanescent wave
US20050046854A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring apparatus and sensor unit for same
CN1963464A (zh) * 2005-11-08 2007-05-16 中国科学院力学研究所 全内反射式椭偏成像装置和成像方法
CN101990633A (zh) * 2008-02-01 2011-03-23 莱尔照明公司 用于近临界反射光谱学的方法、装置和套件
GB2460305A (en) * 2008-11-11 2009-12-02 Univ Montfort Determining the particle size distribution of a suspension from the effective index of refraction of the suspension

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUNPING ZHANG,ET AL.: "Determination of the refractive index of a bacteriorhodopsin film", 《OPTICS LETTERS》, vol. 19, no. 18, 15 September 1994 (1994-09-15), pages 1409 - 1411 *
李晖，谢树森，邱怡申: "会聚光全反射法测量物质折射率", 《应用激光》, vol. 16, no. 6, 31 December 1996 (1996-12-31), pages 258 - 260 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104568838A (zh) * 2013-10-28 2015-04-29 南开大学 基于全内反射法的宽光谱范围物质色散的自动测量装置
CN104316495A (zh) * 2014-11-26 2015-01-28 中南大学 一种测量介质折射率的方法
CN104749137A (zh) * 2015-04-07 2015-07-01 清华大学 液体折射率的测量系统及测量方法
CN104749137B (zh) * 2015-04-07 2017-09-22 清华大学 液体折射率的测量系统及测量方法
CN104777134A (zh) * 2015-04-24 2015-07-15 南开大学 用于宝石表面折射率测量的宝石显微镜
CN106338840A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 复旦大学 一种表面波场增强可调谐的全内反射光学激发装置
CN106338840B (zh) * 2016-08-26 2019-07-05 复旦大学 一种表面波场增强可调谐的全内反射光学激发装置
CN108572160A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 华中科技大学 一种折射率分布测量的折光计
CN107153049A (zh) * 2017-05-31 2017-09-12 华中科技大学 一种抑制杂散光的物质折射率测量装置
CN110044847A (zh) * 2019-05-16 2019-07-23 南开大学 一种不受光源漂移影响的全内反射式折射率传感方法
CN110044847B (zh) * 2019-05-16 2021-10-12 南开大学 一种不受光源漂移影响的全内反射式折射率传感方法
CN110779893A (zh) * 2019-12-31 2020-02-11 湖南楚一机电有限公司 一种折射率的检测方法及其折光仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN102590142B (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102590142B (zh) 聚焦全内反射法测量物质折射率分布
Zhang et al. Three-dimensional shape measurements of specular objects using phase-measuring deflectometry
CN102692393A (zh) 一种基于石墨烯偏振效应的折射率实时测定方法和装置
CN102721378A (zh) 一种基于正弦条纹投射的镜面物体三维形貌测量系统
Costa Optical triangulation-based microtopographic inspection of surfaces
CN106152944A (zh) 基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置
CN103608666A (zh) 用于分析毛发纤维的装置和使用该装置的方法
CN101666633A (zh) 空心圆柱零件的非接触检测系统及其检测方法
CN102506716A (zh) 面内位移和离面位移同时测量的激光散斑测量装置和方法
CN104792798A (zh) 基于全内反射照明技术的亚表面损伤测量装置及方法
CN204556093U (zh) 一种低噪声微悬臂梁热振动信号测量装置
CN103983214A (zh) 一种利用无衍射光测量导轨四自由度运动误差的装置
CN103697966B (zh) 一种微幅液体表面波高实时测量装置及测量方法
CN203069151U (zh) 基于光学相干层析扫描的三维孔形检测系统
CN103278212A (zh) 溶液信息采集装置
CN103115580A (zh) 基于光学相干层析扫描的三维孔形检测方法及系统
TW201531693A (zh) 用於光學檢測之非成像相干線掃描系統和方法
CN109945797A (zh) 一种表面形貌测量装置
CN103292739A (zh) 一种无执行机构的曲面形状精密测量装置与方法
Gaburro et al. A versatile optical profilometer based on conoscopic holography sensors for acquisition of specular and diffusive surfaces in artworks
TWI264520B (en) System for measurement of height, angle and their variations of surface of articles
Wu et al. Modeling the influence of oil film, position and orientation parameters on the accuracy of a laser triangulation probe
CN106225717A (zh) 原木激光三维扫描轨道传动装置
Weckenmann et al. Metrology-Base for scientific cognition and technical production
Kumar et al. High resolution line scan interferometer for solder ball inspection using a visible supercontinuum source

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant