CN110927102A - 液体折射率的测量方法 - Google Patents
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Abstract
液体折射率的测量方法涉及折射率的测量,特别是液体折射率的测量。容器的内侧底面有反射膜,容器有一片透明刻度尺固定在容器内部,刻度尺下表面距离内侧底面高度为H,刻度尺平行于底面,刻度尺的厚度能够忽略;光线从上方通过刻度尺左侧小孔斜入射照射到反射膜,反射后照射到刻度尺上,刻度尺左侧小孔和反射光斑之间的距离为S1;在容器中倒入液体,液体刚好淹没刻度尺或者接触刻度尺的下表面,刻度尺左侧小孔和折射光斑之间的距离为S2;则折射率n{0.5S1/[(0.5S1)2+H2]0.5}/{0.5S2/[(0.5S2)2+H2]0.5}。测量方法简单;测量成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及折射率的测量,特别是液体折射率的测量。
背景技术
液体折射率的测量经常采用阿贝折射仪进行测量;阿贝折射仪结构复杂,成本较高。而折射率随着材质、温度、光波波长变化发生变化,也不是一个固定的数值。同时,某些材质也可能具备一定的腐蚀性,也不一定适合于阿贝折射仪进行测量。
发明内容
本发明提出一种液体折射率的测量新方法。
本发明实现发明目的采用的技术方案是:液体折射率的测量方法,一个容器的内侧底面水平,其特征是:容器的内侧底面有反射膜,容器有一片透明刻度尺固定在容器内部,刻度尺下表面距离内侧底面高度为H,刻度尺平行于底面,刻度尺的厚度能够忽略;光线从上方通过刻度尺左侧小孔斜入射照射到反射膜,反射后照射到刻度尺上,刻度尺左侧小孔和反射光斑之间的距离为S1;在容器中倒入液体,液体刚好淹没刻度尺或者接触刻度尺的下表面,入射光被液体折射、折射光从反射膜反射照射到刻度尺形成折射光斑,刻度尺左侧小孔和折射光斑之间的距离为S2;sin(a)=0.5S1/[(0.5S1)2+H2]0.5;sin(b)= 0.5S2/[(0.5S2)2+H2]0.5,则折射率n=sin(a)/sin(b),其中S1和S2从刻度尺读取,H为生产厂家给定的已知量或者测量直尺到反射膜之间的距离获得。
优选地,刻度尺的刻度布置在刻度尺的下表面。
优选地,刻度尺左侧小孔为长方形孔,长方形孔的宽度平行于刻度尺的刻度线,长方形孔的长度小于入射平行光光斑,即入射光斑被长方形孔截取一个长方形,长方形外侧部分的光线被漫反射;长方形孔的右侧为刻度尺的零点,长方形光斑的左侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在左侧,同理,长方形光斑的右侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在右侧,因此,S1和S2的测量都是以光斑右侧在刻度尺的刻度数值。
本发明的有益效果是:测量方法简单;测量成本较低;能够通过降低容器前后方向的厚度来减少液体的使用量。
附图说明
图1是无液体是光路图;图2是有液体光路图;图3是光斑图。
具体实施方式
液体折射率的测量方法,一个容器的底面有一个水平泡,调节支撑架的调节脚使容器内侧底面水平,调节水平是一种现有技术,在工程上和实验室是常见的:一般采用水平泡作为指示设施,采用支撑架的三个调节脚进行调节,因为三点决定一个平面,调节三个调节脚总是能调节到水平,三个调节脚可以简化为其中一个固定、调节另外两个调节脚。
容器的内侧底面有反射膜,容器有一片透明玻璃刻度尺或者透明塑料尺固定在容器内部,刻度尺下表面距离内侧底面高度为H,刻度尺平行于底面,刻度尺的厚度为H的1/100-1/500,即刻度尺的厚度能够忽略;当刻度尺的厚度不能够忽略时:刻度线位于刻度尺的下表面,刻度尺下表面与上表面平行,这样虽然光线有折射,但是不影响光斑与刻度线的位置关系,能够减少测量误差。
为避免液体溢出,刻度尺距离容器上端开口为1-10cm;光线从上方斜入射照射到反射膜,然后照射到刻度尺上,入射光斑和反射光斑在刻度尺的距离为S1(当光斑大小能够忽略时;如果光斑大小不能够忽略,则S1为入射光斑右侧边缘到反射光斑右侧边缘之间的距离)。
在容器倒入液体,液体刚好淹没刻度尺(即刻度尺固定,或者刻度尺的密度大于液体的密度)或者接触刻度尺的下表面,入射光被液体折射、折射光从反射膜反射后照射到刻度尺形成折射光斑(为便于与前面的反射光斑进行区分),入射光斑和折射光斑在刻度尺的距离为S2(当光斑大小能够忽略时;如果光斑大小不能够忽略,则S2为入射光斑右侧边缘到折射光斑右侧边缘之间的距离);sin(a)=0.5S1/[(0.5S1)2+H2]0.5;sin(b)= 0.5S2/[(0.5S2)2+H2]0.5,则折射率n=sin(a)/sin(b)。本方法适合于光斑比较小的入射,或者狭缝型光斑入射,此时能够忽略光斑大小;当光斑大小不能忽略时,距离为两个光斑同一侧的距离。其中S1和S2从刻度尺读取,由于H不随入射光发生变化,因此可以由生产厂家设定号,即H为已知量(也可以使用刻度尺进行测量)。为减少测量对反射膜的影响,一般有生产厂家给定H的值(或者容器为长方体容器,能够根据盛装液体的质量m、密度ρ和长方体的内侧长L和宽W求出H=m/(ρ*L*W))。
或者,刻度尺左侧有一个长方形孔,长方形孔小于入射平行光光斑大小,即入射光斑被长方形孔截取一个长方形,长方形外侧部分的光线被漫反射;长方形孔的右侧为刻度尺的零点,长方形光斑的左侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在左侧,同理,长方形光斑的右侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在右侧,因此,S1和S2的测量都是光斑右侧在刻度尺的刻度。
由于刻度尺也有折射现象,为了减少刻度尺的影响,则液体刚好接触刻度尺的下表面,刻度尺的刻度位于刻度尺的下表面;因为左侧是一个长方形孔(孔洞),不存在刻度尺的折射,右侧存在刻度尺的折射,那么光斑照亮刻度尺,刻度线和光斑都折射出来,不影响读数(只是为了便于读数,刻度数值应该是反向的,即左右方向颠倒,或者不标记刻度数值,直接数刻度线的条数)。
Claims (3)
1.液体折射率的测量方法,一个容器的内侧底面水平,其特征是:容器的内侧底面有反射膜,容器有一片透明刻度尺固定在容器内部,刻度尺下表面距离容器内侧底面高度为H,刻度尺平行于容器内侧底面,刻度尺的厚度能够忽略;光线从上方通过刻度尺左侧小孔斜入射照射到反射膜,反射后照射到刻度尺上,刻度尺左侧小孔和反射光斑之间的距离为S1;在容器中倒入液体,液体刚好淹没刻度尺或者接触刻度尺的下表面,入射光被液体折射、折射光从反射膜反射照射到刻度尺形成折射光斑,刻度尺左侧小孔和折射光斑之间的距离为S2;sin(a)=0.5S1/[(0.5S1)2+H2]0.5;sin(b)= 0.5S2/[(0.5S2)2+H2]0.5,则折射率n=sin(a)/sin(b),其中S1和S2从刻度尺读取,H为生产厂家给定的已知量或者测量直尺到反射膜之间的距离获得。
2.根据权利要求1所述液体折射率的测量方法,其特征是:刻度尺的刻度布置在刻度尺的下表面。
3.根据权利要求2所述液体折射率的测量方法,其特征是:刻度尺左侧小孔为长方形孔,长方形孔的宽度平行于刻度尺的刻度线,长方形孔的长度小于入射平行光光斑,即入射光斑被长方形孔截取一个长方形,长方形外侧部分的光线被刻度尺表面漫反射;长方形孔的右侧为刻度尺的零点,长方形光斑的左侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在左侧,同理,长方形光斑的右侧,在容器底面反射后在刻度尺形成的光斑也在右侧,因此,S1和S2的测量都是以光斑右侧在刻度尺的刻度数值。
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