最小偏向角法虽精度高、测量范围广,但棱镜利用率低,测量调节复杂,测量工作繁多。

1。3。2 掠入射法

掠入射法测液体折射率原理[9]:来自优Y尔L论W文Q网wWw.YouERw.com 加QQ7520~18766

图1-2  掠入射法测定液体折射率原理图

三棱镜ABC为等边棱镜,其中BC为粗磨面,虚线代表被测液体,当光线BO以90°入射时,棱镜内的折射光线为OO′,在光学面AC再折射,出射线为O′P,其折射角为 h,其他入射角小于90°的光线的折射角都大于h,所以在O′P光线的右边为暗区,被测液体的折射率 n^'。

n^'=sinA〖(n^2-sin^2 h)〗^□(1/2)-cosA sinh⁡〖               (1-3-7)〗

由几何光学有: 

sin i_1=nsin〖 i〗_2        (1-3-8)

sin⁡i'=nsin⁡〖i_3 〗         (1-3-9)

A=i_2+i_3                (1-3-10)

联立消去i_2 和 i_3,i_1=90°时,得: 

             n=√(1+((sin⁡〖i^' 〗+cosA)/sinA)^2 )                (1-3-11) 

使用等边三棱镜A=60°(或由实验测定),只须测量 i^'  角的度数并代入式(1-3-11)即可求得n值。

掠入射法从实验原理上看简洁明了,但测量范围有限,实验操作复杂,测量效率低。

1。3。3 波动光学法

在液体折射率的波动光学方法测量中,根据原理的不同又可将其分为干涉法测量液体折射率和衍射法测量液体折射率两种。例如,用光的衍射现象测量液体折射率的衍射光栅法、用干涉现象测量液体折射率的光纤杨氏干涉法等。

用光纤杨氏干涉法测量液体折射率[10-13]。通过测量相关条纹的宽度,求其待测液体折射率。实验装置如图1-3所示。

图1-3  光纤杨氏干涉法测量液体折射率原理图

将双光纤的两个出射端固定在容器的侧面,同时在容器壁的另一个侧面紧贴一块毛玻璃。将激光束通过耦合器传入双光束光纤中,使双光束光纤的出射端面处于同一平面内,双光束光纤的出射端同时发出处于同一波面的光波,由于在N端以发散角θ0如出射的两束光的偏振方向一致、相位相同,满足相干条件,因此可以清晰地观察到相干光在毛玻璃上的干涉图样。设光纤间距为2a,光纤N端到毛玻璃的距离为d,干涉条纹的宽度为Δx。待测液体的折射率为:

n=λd/2aΔx       (1-3-12)   

加入待测液体前后条纹宽度分别为Δx_0  和 Δx_1,因此

n=n_0  (Δx_0)/(Δx_1 )         (1-3-13)

式中空气折射率n_0=1。00,则待测液体折射率表达式为

       n=(Δx_0)/(Δx_1 )           (1-3-14) 

用光纤杨氏干涉法测量液体折射率时,由于测量干涉条纹的宽度误差较大,因此所得的液体折射率测量值与理论值偏差较大。

1。3。4 光纤传感法

光纤传感方法测量液体折射率是利用光强调制原理进行测量的,其基本原理就是根据光纤传输特性,利用外界折射率的扰动改变光纤中光的强度,再通过测量输出光强的变化实现对外界液体折射率的测量,其方法根据光纤探头的形状不同可分为两种:一种为U型光纤法测量液体折射率,另一种为探针型光纤测量液体折射率。本文列举说明U型光纤法测量液体折射率。

U型光纤测量液体折射率[14-18]:论文网

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