[发明专利]基于全内反射的混合物折射率测量方法

说明书

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原理测量混合物质各组分折射率的方法。 

背景技术

折射率是物质的重要性质之一，物质的折射率测量在环境监测、医疗诊断、实时监控等诸多领域都有着广阔的应用，并且物质折射率的测量本身也是光学的一个重要内容。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型棱镜法等等，这些方法各具特点，都是建立在折射反射定律基础之上，并且这些方法都只用于测量均匀物质的折射率性质。然而，迄今为止，还没有一种方法能够实现对复杂的混合物质进行测量，并能够得到混合物质各个组分的折射率的方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够测量复杂的、混合的物质，并得到各个组份的折射率的方法。 

为实现上述目的，本发明的步骤如下： 

第一步：使用平行光作为光源，通过偏振片，由棱镜的一侧以某一角度入射并照射在棱镜-混合样品的分界面上，其反射光通过棱镜的另一侧出射，使用光强探测器检测、接收出射光，并将数据送入计算机，从而得到该角度下混合样品的反射光强值。 

第二步：保持入射光束在棱镜-混合样品界面上的照射点不改变，转动棱镜，改变棱镜-混合样品界面入射光的入射角度，重复第一步过程，得到不同角度下混合样品的反射光强值，从而得到反射光强随入射角度变化的分布曲线。 

第三步：对第二步得到的曲线对角度进行求导，在导数的曲线上得到与待测混合样品组份元数对应的多个峰，每一个峰的位置对应该样品一种组份的全内反射临界角，根据全内反射临界角与折射率之间的关系式，可以得到该混合样品每个组分的折射率。 

附图说明

图1是本方法的光路示意图。 

图2是黑白条纹大理石二元样品反射光强对入射光角度的分布曲线。 

图3是黑白条纹大理石二元样品反射光分布对角度的导数。 

图4是705硅橡胶、甘油、固尔奇super88喷胶三元样品反射光强对入射光角度的分布曲线。 

图5是705硅橡胶、甘油、固尔奇super88喷胶三元样品反射光强分布对角度的导数。 

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是本方法所使用的光路示意图，图中，1是平行光源；2是偏振片，用于生成所需要的偏振光；3是棱镜；4是待测的混合样品；5是光强探测器，用于检测出射光的光强；6是计算机，用于采集光强探测器5的数据并进行处理。 

本方法的具体实施步骤如下： 

第一步：使用平行光作为光源1，通过偏振片2，由棱镜3的一侧以某一角度入射并照射在棱镜-混合样品的分界面上，其反射光通过棱镜3的另一侧出射，使用光强探测器5检测、接收出射光，并将数据送入计算机6，从而得到该角度下混合样品的反射光强值。 

第二步：保持入射光束在棱镜-混合样品界面上的照射点不改变，转动棱镜3，改变棱镜-混合样品界面上入射光的入射角度，重复第一步过程，得到不同角度下混合样品的反射光强值，从而得到反射光强随入射角度变化的分布曲线。 

第三步：对第二步得到的曲线对角度进行求导，在导数的曲线上得到与待测混合样品组份元数对应的多个峰，每一个峰的位置对应该样品一种组份的全内反射临界角，根据全内反射临界角与折射率之间的关系式，可以得到该混合样品每个组分的折射率。 

基于本方法的实施例1：使用黑白条纹相间的大理石作为二元待测样品。图2是该二元样品的反射光强对入射光角度的分布曲线。图3是使用图2中的曲线对角度进行求导所得到的曲线。图中可以看到两个明显的峰，分别对应大理石样品的两种组份的全内反射临界角，进而得到每种组份的折射率。 

基于本方法的实施例2：使用705硅橡胶、甘油、固尔奇super88型喷胶作为三元待测样品。图4是该三元样品的反射光强对入射光角度的分布曲线。图5是使用图2中的曲线对角度进行求导所得到的曲线。图中可以看到3个明显的峰，分别对应三种组份的全内反射临界角，进而得到每种组份的折射率。