[发明专利]照射双棱镜的棱和底面测量材质折射率的方法

说明书

照射双棱镜的棱和底面测量材质折射率的方法；激光器外壳为圆柱体，激光器能够绕中心轴线旋转；两个激光器的出射光在一条直线上；每个刻度尺有一个正方形孔洞使激光器的出射光点由圆形光点改变为正方形；双棱镜位于两个激光器的正中间；右侧激光器照射到双棱镜的棱，两个反射光点的最近端的距离为S1；关闭右侧激光器，打开左侧激光器，旋转左侧激光器，向后移动双棱镜，使左侧激光器的激光垂直于双棱镜的底面照射到前端棱面对应的底面，折射光点的后端和正方形孔洞后端之间的距离为S2，即正方形孔洞与折射光点同一侧之间的距离为S2；左侧激光波长对应的材质折射率为n=2S2/S1。测量原理清晰，测量方法易懂，计算简单。

技术领域

本发明涉及折射率的测量，特别是双棱镜或者小角度尖劈的折射率的测量。

背景技术

折射率的测量主要是依据折射定律，常采用全反射进行测量；使用的工具通常采用分光计或者阿贝折射仪，分光计和阿贝折射率的调节比较复杂；同时，阿贝折射仪对材质的形状、大小和厚度有一定的要求，对于某些形状的材质则无法进行测量。所以，有必要依据透明材质的具体形状提出适宜的测量方法。

发明内容

本发明主要针对双棱镜一类的小角度尖劈提出折射率的测量方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：照射双棱镜的棱和底面测量材质折射率的方法，包括两个激光器和双棱镜，双棱镜包含两个等腰三角形面和三个矩形面，最大的矩形面为底面、另外两个面为棱面，两个棱面所交的边为棱，即棱面和底面的夹角都为α；α为0.5-1^o，光学元件通过支座放置在光具座上，支座能够在光具座导轨滑动并被螺钉固定、支座上表面嵌套的滑槽使光学元件的支撑轴能够在前后方向移动，因此双棱镜的厚度相对于光具座的长度能够忽略，其特征是：激光器外壳为圆柱体，激光器能够绕中心轴线旋转；两个激光器的出射光在一条直线上；每个激光器的出射孔固定一个刻度尺，刻度尺有一个正方形孔洞使激光器的出射光点由圆形光点改变为正方形；正方形孔洞的一端为刻度尺的零点，即正方形孔洞的下边平行于刻度尺的下边和上边(因为刻度尺的刻度线是垂直于上边和下边边缘)；双棱镜位于两个激光器的正中间，即双棱镜到左侧激光器的距离和双棱镜到右侧激光器的距离相等，假定为L；左侧激光垂直于底面入射，即右侧激光垂直于双棱镜的底面照射到棱或者棱面；关闭左侧激光器、打开右侧激光器，前后移动双棱镜使右侧激光器照射到双棱镜的棱，旋转右侧激光器使两个反射光点的下端和正方形孔洞的下端到刻度尺边缘的距离相等，此时前方反射光点的前端和后端以及后方反射光点的前端和后端与刻度线平行，此时前方反射光点的后端和后方反射光点的前端的距离为S1，即两个反射光点的最近端的距离为S1；关闭右侧激光器，打开左侧激光器，旋转左侧激光器，使从棱两侧反射再折射回来的两个折射光点的前端和后端与刻度线平行，然后向后移动双棱镜，使左侧激光器的激光垂直于双棱镜的底面照射到前端棱面对应的底面，光线光路不变照射到棱面、再反射到底面、再折射出底面形成折射光点，折射光点的后端和正方形孔洞后端之间的距离为S2，即正方形孔洞与折射光点同一侧之间的距离为S2；左侧激光波长对应的材质折射率为n=2S2/S1。

本发明的有益效果：依据现有的光具座以及常用激光器；在现有激光器适当进行改造、附加一个刻度尺，为便于定位和观察，对激光出现光点进行改造（附加正方形或者长方形光阑，即刻度尺的孔洞）；测量原理清晰，测量方法易懂，计算简单。有利于中学生等理论基础较弱的人群理解，比较适合于作为演示教具使用。调节激光器的等高以及光学元件的等高是一种实验技能，光学元件的同轴调节也是一种调节技能，需要精细调节的光学元件能够通过支座的支撑轴顶部布置支撑架进行前后、左右的调节来实现（上下的调节能够替换为支撑轴的上下调节来实现），本发明主要要点在于测试原理的表述，同轴等高调节以及水平调节等试验技能不是本发明的重点。

附图说明