CN114813639A - 一种测量液体折射率与深度的方法 - Google Patents

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    • 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

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Abstract

本发明公开了一种测量液体折射率与深度的方法，通过激光直接照射到尺子上，直观看到此时光线的路径及最终的位置；通过对比激光经过水的折射后照射到尺子上的位置不同，直接感受到折射后光的变化；通过2次数据的变化计算出这种液体的折射率；在知道这种液体折射率的前提下，通过计算可以测量出水的深度。

Description

一种测量液体折射率与深度的方法
技术领域
本发明涉及光的折射技术领域，具体是指一种测量液体折射率与深度的方法。
背景技术
学校的教学中有关于人通过水看到水中的鱼，是鱼通过水折射产生的虚像，实际鱼的位置在鱼的下方鱼看起来变浅了。但是没有关于鱼到底变浅了多少的实验教具与方法，无法直观的感受到鱼变浅了的事实。
所以，一种测量液体折射率与深度的方法成为人们亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够直观展示光的折射以及便于计算折射率与液体深度的方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种测量液体折射率与深度的方法，所述方法使用一个内侧底面水平的容器，所述容器内部固定一个竖直延伸的刻度尺，所述刻度尺的零刻度线与容器内侧底面平齐；选取两个激光笔作为光源，将其发出地光源分别记为激光1与激光2且两个激光笔通过支撑架固定在同一高度；
所述测量液体折射率的方法包括以下步骤：
步骤1、调整激光1的角度，使光点恰好照射到刻度尺的零刻度线；
步骤2、在容器内部装水，容器内侧底面距水面的高度为水深度H1；激光1照射到刻度尺上形成光斑，该光斑到水面的距离为视深度H2；
步骤3、以水面为水平线，激光1在水面入射到水内的点记为入射点，以入射点为中心作垂直于水面的法线，将激光1与法线之间的夹角记为α，将激光1在水内折射后的光线与法线的夹角记为β，激光1与激光2在水面入射点之间的距离记为S；
可得出：
Figure BDA0003678629240000011
Figure BDA0003678629240000012
测量液体深度的方法如下：
步骤1、激光2竖直向下照射并在水底形成光斑；
步骤2、激光1调节角度使发出的光线照射的光斑与激光2照射的光斑重叠，γ为激光1与水平面之间的夹角；
步骤3、将实际水深记为H′1，视觉水深记为H′2；则：
Figure BDA0003678629240000021
步骤4、实际水深：
Figure BDA0003678629240000022
当S较小时，
Figure BDA0003678629240000023
故粗略计算时的实际水深为：
Figure BDA0003678629240000024
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明通过激光直接照射到尺子上，直观看到此时光线的路径及最终的位置；通过对比激光经过水的折射后照射到尺子上的位置不同，直接感受到折射后光的变化；通过2次数据的变化计算出这种液体的折射率；在知道这种液体折射率的前提下，通过计算可以测量出水的深度。
附图说明
图1是本发明一种测量液体折射率与深度的方法的实验光路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种测量液体折射率与深度的方法做进一步的详细说明。
本发明一种测量液体折射率与深度的方法的具体实施过程如下：
首先进行液体折射率的测定，再根据液体的折射率对液体内部任意物体所处深度进行测定。
测量前的准备如下：
准备一个内侧底面水平的容器，容器内部固定一个竖直延伸的刻度尺，刻度尺的零刻度线与容器内侧底面平齐；选取两个激光笔作为光源，将其发出地光源分别记为激光1与激光2且两个激光笔通过支撑架固定在同一高度；
测量液体折射率的方法包括以下步骤：
步骤1、调整激光1的角度，使光点恰好照射到刻度尺的零刻度线；
步骤2、在容器内部装水，容器内侧底面距水面的高度为水深度H1；激光1照射到刻度尺上形成光斑，该光斑到水面的距离为视深度H2；
步骤3、以水面为水平线，激光1在水面入射到水内的点记为入射点，以入射点为中心作垂直于水面的法线，将激光1与法线之间的夹角记为α，将激光1在水内折射后的光线与法线的夹角记为β，激光1与激光2在水面入射点之间的距离记为S；
可得出：
Figure BDA0003678629240000031
Figure BDA0003678629240000032
测量液体深度的方法如下：
步骤1、激光2竖直向下照射并在水底形成光斑；
步骤2、激光1调节角度使发出的光线照射的光斑与激光2照射的光斑重叠，γ为激光1与水平面之间的夹角；
步骤3、将实际水深记为H′1，视觉水深记为H′2；则：
Figure BDA0003678629240000033
步骤4、实际水深：
Figure BDA0003678629240000034
当S较小时，
Figure BDA0003678629240000035
故粗略计算时的实际水深为：
Figure BDA0003678629240000036
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种测量液体折射率与深度的方法，其特征在于：所述方法使用一个内侧底面水平的容器，所述容器内部固定一个竖直延伸的刻度尺，所述刻度尺的零刻度线与容器内侧底面平齐；选取两个激光笔作为光源，将其发出地光源分别记为激光1与激光2且两个激光笔通过支撑架固定在同一高度；
所述测量液体折射率的方法包括以下步骤：
步骤1、调整激光1的角度，使光点恰好照射到刻度尺的零刻度线；
步骤2、在容器内部装水，容器内侧底面距水面的高度为水深度H1；激光1照射到刻度尺上形成光斑，该光斑到水面的距离为视深度H2；
步骤3、以水面为水平线，激光1在水面入射到水内的点记为入射点，以入射点为中心作垂直于水面的法线，将激光1与法线之间的夹角记为α，将激光1在水内折射后的光线与法线的夹角记为β，激光1与激光2在水面入射点之间的距离记为S；
可得出：
Figure FDA0003678629230000011
则
Figure FDA0003678629230000012
测量液体深度的方法如下：
步骤1、激光2竖直向下照射并在水底形成光斑；
步骤2、激光1调节角度使发出的光线照射的光斑与激光2照射的光斑重叠，γ为激光1与水平面之间的夹角；
步骤3、将实际水深记为H'1，视觉水深记为H'2；则：
Figure FDA0003678629230000013
步骤4、实际水深：
Figure FDA0003678629230000014
当S较小时，
Figure FDA0003678629230000015
故粗略计算时的实际水深为：
Figure FDA0003678629230000016
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