CN110779694B - 照射双棱镜棱面测量折射率方法 - Google Patents
照射双棱镜棱面测量折射率方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110779694B CN110779694B CN201911092195.6A CN201911092195A CN110779694B CN 110779694 B CN110779694 B CN 110779694B CN 201911092195 A CN201911092195 A CN 201911092195A CN 110779694 B CN110779694 B CN 110779694B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- prism
- double
- double prism
- laser
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/0228—Testing optical properties by measuring refractive power
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
Abstract
照射双棱镜棱面测量折射率方法涉及物理参数的测量，特别是折射率的测量。照射双棱镜棱面测量折射率方法，双棱镜由五个面组成，其中两个三角形和三个长方形，最大面积的长方形面为底面，两个面积较小的面称为棱面，两个棱面的交线为双棱镜的棱，两个棱面与底面的夹角相等，棱面与底面的夹角为i，其特征是：激光器的光线垂直于双棱镜底面入射到双棱镜的棱上；则双棱镜的棱反射两个光点内侧之间的距离为Hs，双棱镜棱面的透射光经过双棱镜底面反射后再次从双棱镜的棱面射出形成的两个光点外侧之间的距离为Hz，则双棱镜的折射率n=1+Hz/Hs。测量方法简单易懂；计算方法简单；将四个光点投射到室内的墙面，提高实验的精度。
Description
技术领域
本发明涉及物理参数的测量，特别是折射率的测量。
背景技术
透明材质都有折射率。双棱镜一般由有机玻璃或者玻璃制成，一般双棱镜材质折射率测量方法采用分光计进行测量，分光计的调节比较繁琐。
发明内容
本发明提出另外一种双棱镜折射率的测量方法。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：照射双棱镜棱面测量折射率方法，双棱镜由五个面组成，其中两个三角形和三个长方形，最大面积的长方形面称为底面，两个面积较小的面称为棱面，两个棱面的交线称为双棱镜的棱，两个棱面与底面的夹角相等，两个棱面与底面形成的两个夹角都为i，其特征是：激光器的光线垂直于双棱镜底面入射到双棱镜的棱上；则双棱镜棱两侧的棱面反射形成的两个光点内侧之间的距离为Hs，双棱镜棱两侧的棱面的透射光经过双棱镜底面反射后再次从双棱镜的棱面折射出形成的两个光点外侧之间的距离为Hz，则双棱镜的折射率n=1+Hz/Hs。
激光器的光线垂直于双棱镜底面入射到双棱镜的棱上的实现方法为：在光具座放置两个激光器，两个激光器相互靠拢，调节激光器的高度，使两个激光器的出射孔等高，然后将两个激光器固定在光具座的两端，调节左侧激光器左右调节螺钉和竖直调节螺钉使左侧激光器的出射光照射到右侧激光器的出射孔(为便于观察,此时右侧激光器可以关闭)，调节右侧激光器左右调节螺钉和竖直调节螺钉使右侧激光器的出射光照射到左侧激光器的出射孔(为便于观察,此时左侧激光器可以关闭)，即左侧激光器和右侧激光器的出射光共线；在光具座的两个激光器的中间插入双棱镜，双棱镜的底面位于左侧激光器的一侧，旋转双棱镜的支撑轴和调节双棱镜的俯仰调节螺钉使底面的反射光回到左侧的激光器的出射孔，然后锁紧双棱镜的支撑轴紧固螺钉，再关闭左侧的激光器；调节双棱镜的前后方向（光具座的部分支架能够提供前后方向的位置调节），使右侧的激光器照射到双棱镜的棱上(在观察平面能够看到四个光点)。
双棱镜的棱面反射和底面反射形成的4个光点的区分方法，入射到其中一个棱面的反射光位于棱面的一侧，底面的反射光折射后位于另外一个棱面的一侧，即反射光和底面反射后再折射出来的光线分别位于入射光的两侧，使用光屏从一侧棱面向棱靠近，逐渐变暗甚至消失的两个光点中与光屏在同一侧的是棱面反射光，另外一个光点是底面反射再折射出来的光线。本发明的有益效果是：只需要测量棱面反射光内侧之间的距离（即两个光点之间的最近距离）和从棱面折射、底面反射、棱面再折射形成的两个光点（简称出射光点）外侧之间的距离（即两个光点之间的最远距离），测量方法简单易懂；由于双棱镜的顶角的角度比较小，一般在1度以内，能够将三角函数近似为角度（弧度）进行计算，使计算方法简单；采用常用的光具座和普通的激光器，测量成本低廉；能够通过延长光具座的长度来展开两个反射光点和两个出射光点之间的距离，从而提高测量精度；由于不需要测量光学元件之间的距离，可以将四个光点投射到室内的墙面，从而进一步增大光点之间的距离，提高测量的精度。
附图说明
图1是反射光斑形成原理；图2是折射光斑示意图；图3其中一根光线的传播示意图；
备注：其中最主要关注点在于，(1)图1中棱处于水平，水平照射到棱上部的光线反射光位于水平线的上端，照射到棱下部的光线反射光位于水平线的下端，因此照射到棱的光线为两个反射光斑的最近端，其距离为Hs；（2）照射到棱上部的光线折射、反射、再折射的出射光位于水平线的下端，照射到棱下部的光线折射、反射、再折射出射光位于水平线的上端（为了图面简洁，图2画出，图3没有画出），因此照射到棱的光线为两个出射光斑的最远端，其距离为Hz；（3）为区分照射到棱上的光线和其他位置的光线，照射到棱上的光线为粗线、其他位置的光线为细线（细线的宽度为粗线一半的宽度）；（4）由于双棱镜的棱角（锲角）比较小，所以双棱镜棱所在位置与底面之间的距离（简称厚度）能够忽略，入射点与折射、反射、再折射形成的折射点之间的位移比较小，可以忽略。
具体实施方式
双棱镜的纵剖面形成的等腰三角形的两个底角都为i，i的角度为0.5o-1o，即1.57/180-3.14/180弧度，双棱镜的底面长度为40-60mm（图1左侧面竖直方向的长度，图1双棱镜的底面竖直），双棱镜的厚度为等腰三角形底面的高，双棱镜的厚度为0.17-0.50mm （40mm的一半为20mm，20mm*i=20mm*1.57/180=0.17mm;60mm的一半为30mm, 30mm*i= 30*3.14/180= 0.52mm），因此双棱镜的厚度能够忽略。
sin(i)/sin(iz)=n，由于双棱镜的锲角i很小，iz也比较小，所以sin(i)=i，sin(iz)= iz，因此i/iz=n；入射到底面的入射角为i-iz，反射角为i-iz;反射光线再次入射到棱面的入射角为2i-iz，由于双棱镜的锲角i很小，所以2i-iz比较小，可以认为入射角2i-iz与出射角之间的比值为1/n，出射角为(2i-iz)*n，出射角与水平方向的夹角为(2i-iz)*n-i（即水平入射的光线通过棱面折射、再经过垂直于入射光的平面反射，再次经过棱面折射后的光线与水平入射光的夹角为(2i-iz)*n-i），同时图3的上方的入射光、折射后照射到下方，同理，下方的入射光线、折射后会照射到入射光的上方，即折射光与反射光在入射光异侧（即不在入射光的同一侧）。
所以照射到棱上的光线在图3中向上反射的光线和向下反射的光线的夹角为4i（同时参见图1，反射角i等于入射角i，所以入射光与向上反射光的夹角为2i;同样入射光与向下反射光的夹角也为2i，所以向上的反射光和向下的反射光的夹角为2i+2i=4i）；同理，照射到棱上的光线向下的折射光线棱和向上的折射光线的夹角为2*[(2i-iz)*n-i]。
在忽略双棱镜的厚度后，反射光光点之间的距离与反射光夹角4i成正比，折射光光点之间的距离的与折射光夹角2*[(2i-iz)*n-i]成正比，因为光点所在的光屏到棱的距离相等（忽略双棱镜厚度），所以与夹角成正比也就与光点之间的距离成正比。实验测得反射光点内侧之间的距离为Hs=80mm；折射光外侧之间的距离为Hz=45mm，所以2*[(2i-iz)*n-i]/4i=45/80，所以[(2i-iz)*n-i]/2i=45/80，因为i/iz=n，[(2i-iz)*n-i]/2i=[2n*i-n*iz-i]/2i =[2n*i-i-i]/2i=n-1=45/80；故n=1+45/80=1+0.56=1.56，该折射率与文献报道的分光计测量的数值比较一致（赣南师范学院学报，用分光计测定双棱镜楔角和折射率，2008年第三期，报道的夹角为1o5’，折射率为1.562）。
Claims (3)
1.照射双棱镜棱面测量折射率方法，双棱镜由五个面组成，其中两个三角形和三个长方形，最大面积的长方形面为底面，两个面积较小的面称为棱面，两个棱面的交线为双棱镜的棱，两个棱面与底面的夹角相等，棱面与底面的夹角为i，其特征是：激光器的光线垂直于双棱镜底面入射到双棱镜的棱上；则双棱镜的棱面反射两个光点内侧之间的距离为Hs，双棱镜棱面的折射光经过双棱镜底面反射后再次从双棱镜的棱面折射出形成的两个光点外侧之间的距离为Hz，则双棱镜的折射率n=1+Hz/Hs。
2.根据权利要求1所述的照射双棱镜棱面测量折射率方法，其特征是：激光器的光线垂直于双棱镜底面入射到双棱镜的棱上的实现方法为：在光具座放置两个激光器，两个激光器相互靠拢，调节激光器的高度，使两个激光器的出射孔等高，然后将两个激光器固定在光具座的两端，调节左侧激光器左右调节螺钉和竖直调节螺钉使左侧激光器的出射光照射到右侧激光器的出射孔，调节右侧激光器左右调节螺钉和竖直调节螺钉使右侧激光器的出射光照射到左侧激光器的出射孔，即左侧激光器和右侧激光器的出射光共线；在光具座的两个激光器的中间插入双棱镜，双棱镜的底面位于左侧激光器的一侧，旋转双棱镜的支撑轴和调节双棱镜的俯仰调节螺钉使底面的反射光回到左侧的激光器的出射孔，然后锁紧双棱镜的支撑轴紧固螺钉，再关闭左侧的激光器；调节双棱镜的前后方向，使右侧的激光器照射到双棱镜的棱上。
3.根据权利要求1所述的照射双棱镜棱面测量折射率方法，其特征是：双棱镜的棱面反射和底面反射形成的4个光点的区分方法，入射到其中一个棱面的反射光位于棱面的一侧，底面的反射光折射后位于另外一个棱面的一侧，即反射光和底面反射后再折射出来的光线分别位于入射光的两侧，使用光屏从一侧棱面向棱靠近，逐渐变暗甚至消失的两个光点中与光屏在同一侧的是棱面反射光，另外一个光点是底面反射再折射出来的光线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911092195.6A CN110779694B (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 照射双棱镜棱面测量折射率方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911092195.6A CN110779694B (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 照射双棱镜棱面测量折射率方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110779694A CN110779694A (zh) | 2020-02-11 |
| CN110779694B true CN110779694B (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=69390292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911092195.6A Expired - Fee Related CN110779694B (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 照射双棱镜棱面测量折射率方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110779694B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102798612A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-28 | 李朝晖 | 一种利用ofdm信号进行折射率测量的装置及方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1054832A (zh) * | 1990-03-26 | 1991-09-25 | 西北工业大学 | 测试固体表面与界面特性的方法 |
| US7339661B2 (en) * | 2002-09-30 | 2008-03-04 | Doron Korngut | Dark field inspection system |
| JP3725135B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2005-12-07 | 三菱電機株式会社 | 光波面測定装置、光波面測定方法、及び光源装置の調整方法 |
| JP4076962B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2008-04-16 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 差動式表面プラズモン共鳴現象測定装置及びその測定方法 |
| KR20090128612A (ko) * | 2008-06-11 | 2009-12-16 | 한미반도체 주식회사 | 반도체 제조장비의 비전장치 |
| CN103884490B (zh) * | 2014-03-05 | 2016-09-14 | 内蒙古科技大学 | 基于光杠杆的测量双棱镜折射率的方法和装置 |
| CN106556573B (zh) * | 2016-11-17 | 2018-01-12 | 仝宁瑶 | 一种用于测定玻璃折射率的实验装置 |
| CN107941710B (zh) * | 2017-08-16 | 2020-10-13 | 四川大学 | 基于量子弱测量的表面等离子体共振传感器及金属表面介质折射率测量方法 |
| CN108020504B (zh) * | 2017-08-22 | 2020-02-07 | 四川大学 | 基于量子弱测量的光学测量仪以及样品折射率、旋光谱和手性分子对映体含量测量分析方法 |
-
2019
- 2019-11-11 CN CN201911092195.6A patent/CN110779694B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102798612A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-28 | 李朝晖 | 一种利用ofdm信号进行折射率测量的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110779694A (zh) | 2020-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8915635B2 (en) | Backlight having dual collimating reflectors | |
| CN100476535C (zh) | 照明装置、图像显示装置及用于这些装置的光扩散板 | |
| US20060126142A1 (en) | Illumination apparatus for display device using hologram-based light guide plate (LGP) | |
| TWI615659B (zh) | 光源模組及其稜鏡片 | |
| KR20010095136A (ko) | 도광판, 면광원장치, 및 표시장치 | |
| ES2947564T3 (es) | Método y dispositivo de medición para medir la distancia de una superficie, el grosor y las propiedades ópticas de un objeto | |
| JP2003098328A (ja) | 基準用レーザーライン照射のための合成樹脂製凹面コーンレンズ | |
| CN109211188A (zh) | 激光水准仪 | |
| JP2006505942A (ja) | 構造化光投影器 | |
| JPH10206643A (ja) | 面状光源装置 | |
| US8870434B2 (en) | Asymmetric serrated edge light guide film having circular base segments | |
| PT2047210E (pt) | Digitalização óptica de perfis | |
| CN110779694B (zh) | 照射双棱镜棱面测量折射率方法 | |
| TWI423098B (zh) | 光學觸控結構 | |
| JP6945180B2 (ja) | レーザ投射装置 | |
| US8439548B2 (en) | Symmetric serrated edge light guide having circular base segments | |
| CN110779690B (zh) | 双棱镜折射率的测量方法 | |
| KR20190008879A (ko) | 광 가이드를 갖는 조명 장치 | |
| CN110779693B (zh) | 双棱镜材质折射率的测量方法 | |
| JP5493654B2 (ja) | 導光板、及びその導光板を備える面光源装置 | |
| CA2827286A1 (en) | Laser line generating device | |
| KR20180025870A (ko) | 광학 렌즈, 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치 | |
| US20210080346A1 (en) | Laser measuring system | |
| US20070097710A1 (en) | Light guide plate having micro-reflectors | |
| JP2004502927A (ja) | 混濁媒体の三次元相互相関技術による検査時に多重散乱を抑える方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210219 Termination date: 20211111 |