《介质折射率测定装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《介质折射率测定装置.pdf（6页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102467846 A (43)申请公布日 2012.05.23 CN 102467846 A *CN102467846A* (21)申请号 201110147338.6 (22)申请日 2011.05.22 G09B 23/22(2006.01) G01N 21/41(2006.01) (71)申请人 杨兆民 地址 467000 河南省平顶山市园丁路北 1 号 院平顶山教育学院 (72)发明人 杨兆民 张璐 杨雪 (54) 发明名称 介质折射率测定装置 (57) 摘要 一种介质折射率测定装置， 其特征是 ： 将要测 定其折射率的介质注满在一个玻璃容器 (1) 内， 。
2、在 (1) 的上口覆盖有薄透明盖板 (9)， 在 (1) 的纵 向中垂面上， (9) 的斜上方固定有固定板 (6)， (6) 上固定有一支按确定的入射角倾斜放置的激光笔 (5)， 当 (1) 中充满介质时从 (5) 射出的激光会通 过介质的折射， 在(1)的一个侧面与(1)纵向中垂 面的相交线上形成折射光斑， 介质不同折射光斑 所处的上下位置也不同， 根据折射光斑所处的深 度 h 与介质折射率 n 的函数关系可计算出适当多 个h值所对应的各个n值， 并将这些n值标度在容 器 (1) 的右侧面上形成透明标尺 (10)， 根据折射 光斑在 (10) 上的位置可测出介质的折射率 n。 (51)Int。
3、.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种适用于介质折射率的测定装置， 它包括一个竖直放置的盛装介质的长方体玻璃 容器、 一块薄透明盖板、 一支用作光源的激光笔、 一块固定板、 两支可交替使用的注入和排 出管、 能够直接读出介质折射率值的标尺， 其特征在于 ： 薄透明盖板 (9) 密闭于容器 (1) 的 上口， (9) 上装置有注入与排出管 (3) 和 (8)， 固定板 (6) 固定于 (9) 的斜上方， 激光笔 (5) 倾斜固定在 (6) 。
4、上， 在容器 (1) 的一个侧面上标有刻度形成标尺 (10)。 2. 根据权利要求 1 所属的介质折射率测定装置， 其特征是 ： 两根可交替使用的介质注 入与排出管 (3) 和 (8)， 都贯穿并固定在盖板 (9) 上， 且 (3) 管是刚刚透过 (9)， 而 (8) 管的 下端口则贴近容器 (1) 的底部， 使用时， 对于密度大于空气的液体或气体介质， 需从 (8) 的 上端口注入， 使 (1) 中的空气从 (3) 排出， 而对于密度小于空气的介质， 则需由 (3) 管注入， 以使 (1) 中的空气由 (8) 管排出。 3. 根据权利要求 1 所属的介质折射率测定装置， 其特征是 ： 固定板。
5、 (6) 上固定激光笔 (5) 的平面要处在 (1) 的纵向中垂面上， 且 (6) 要固定在 (9) 的斜上方。 4. 根据权利要求 1 所属的介质折射率测定装置， 其特征是 ： 以薄盖板 (9) 为界面， 激光 笔 (5) 是以确定的入射角 i 固定在 (6) 上。 5. 根据权利要求 1 所属的介质折射率测定装置， 其特征是 ： 标尺 (10) 直接标度在 (1) 的一个侧面上， 这个侧面是从(5)中所发出的所有激光经(1)中的介质折射后， 其所有折射 光都要由此射出 (1) 的射出面。 6. 根据权利要求 1 所属的介质折射率测定装置， 其特征是 ： 标尺 (10) 上所有标度确定 的依。
6、据是 ： 其中， n 是 (1) 中所储介质的折射率， e sin i， i 为激光入射角， L 是激光入射点到标 尺 (10) 的距离， h 是折射光斑的中心到介质界面， 即到薄盖板 (9) 之间的距离。 权 利 要 求 书 CN 102467846 A 2 1/3 页 3 介质折射率测定装置 技术领域 0001 本发明涉及一种介质折射率的测定装置， 尤其是适用于物理教学中光的折射演示 和介质折射率测定的实验。 背景技术 0002 介质相对于真空(或者是空气)的折射率， 叫做这种介质的绝对折射率， 简称介质 的折射率。折射率是物质的重要物理参数之一。利用折射率， 既可反映物质对光的偏折本 领。
7、， 也可反过来用以鉴别物质， 所以， 介质折射率的测定是基础物理光学的重要内容之一。 但是， 直到现在， 还没有用来测定介质折射率的专用装置。物理课本中所设计的相关实验， 不仅原理和方法过于复杂， 而且关键的环节要全凭目测， 极易导致测量误差。 发明内容 0003 本发明提供了一种介质折射率的测定装置。 该装置自成一体， 既可在科研、 生产和 教学中用来测定液态和气态介质的折射率， 也可以此测量结果来鉴别介质， 并可在物理教 学中用以演示光的折射。 0004 本发明需要解决的技术问题 ： 一是光源， 如何保证入射光束细而集中， 并且具有较 高的强度和鲜艳的颜色 ； 二是如何使折射光线都处在同一。
8、平面上 ； 三是如何能够将不同密 度的气体介质装满容器 ； 四是如何根据折射光斑的位置显示出不同介质的折射率。 0005 本发明所采用的技术方案是 ： 1. 利用红色的激光笔作为光源， 既可保证入射光束 细而集中， 并且具有较高的强度和鲜艳的红色 ； 2. 在盛装介质容器的上部固定一块固定 板， 并使该固定板的一个平面(固定面)处在容器的纵向中垂面上， 再将激光笔以一定的入 射角 ( 以容器的上盖板平面为界面 ) 紧固在固定面上， 可保证折射光都处于容器的纵向中 垂面上 ； 3. 在介质容器的盖板上贯穿固定两支可交替使用的介质注入和排出管， 两管的下 端口， 一个直达容器底部， 一个刚刚透过上。
9、盖板， 可满足盛装介质的需要 ； 4. 由于光的入射 面和入射角都已确定， 所以在介质注满容器的情况下， 对于不同的介质， 在容器的同一个侧 壁， 即折射光的射出面 ( 简称折射面 ) 上， 就会有处于上下不同位置的折射光斑与之对应。 依据光的折射定律， 可推导出折射光斑到界面的距离h与介质的折射率n之间的函数关系， 依此关系可作出 n-h 图像， 据此图像即可将不同深度的 h 值所对应的不同介质的折射率 n 直接标明在折射面上， 这样即可根据折射光斑的位置直接显示出容器中介质的折射率。 0006 本发明的有益效果是 ： 原理简单， 操作方便， 效果明显， 既能够满足物理教学中相 关内容课堂教。
10、学的需要， 也可用于一般生产或科研中， 介质折射率的测量， 并且成本低廉。 附图说明 0007 下面结合附图， 对本发明作进一步说明。 0008 附图是本发明的主视图。图中， 1 介质容器， 2 激光束， 3 注入 ( 或排出 ) 管， 4 支撑 杆， 5 激光笔， 6 激光笔固定板， 7 标注在盖板 9 上的入射点， 8 排出 ( 或注入 ) 管， 9 薄透明盖 说 明 书 CN 102467846 A 3 2/3 页 4 板， 10 透明标尺， 11 激光在标尺上所形成的折射光斑， i 和 分别表示入射角与折射角。 具体实施方式 0009 根据不同的需要， 本装置可制成大小不同的规格， 现。
11、以适用于一般课堂教学的装 置为例来予以说明。附图中， 介质容器 (1) 为 10060180mm3( 长 宽 高 ) 的长方体 玻璃缸 ； 密封在容器 (1) 上的上盖板 (9) 为厚度为 2mm 的无色有机玻璃板 ； 用以注入或排 出介质的 (3) 和 (8) 为 6mm 的玻璃管， 且管 (8) 的下端口贴近容器 (1) 的底部， 管 (3) 则 刚刚透过上盖板 (9)， (3) 和 (8) 的上端口都高出盖板 (9) 约 30mm ； 固定在容器 (1) 上的固 定板 (6) 是厚度为 5mm 的有机玻璃板， (6) 的前平面为固定面， 该固定面处于容器 (1) 的纵 向中垂面上， 并固。
12、定于(9)的左上方 ； 用作光源的激光笔(5)为能够射出极细的红色激光束 的小型激光笔， (5) 以其纵轴线与盖板 (9) 的垂直方向成某一确定角 ( 入射角 i) 的方位固 定于固定板(6)的固定面上 ； 标尺(10)的标度直接标明在容器的右侧面(即折射光的射出 面 ) 上， 从折射光 (2) 在标尺上所形成的光斑 (11) 的位置， 可直接读出容器 (1) 中介质的 折射率。 0010 标尺的标度原理及其标度方法 0011 设介质的折射率为 n， 则 0012 0013 其中 i 和 分别是光线由真空 ( 或空气 ) 射入介质时的入射角与折射角。实验 中， 如果控制激光束， 使入射角 i 。
13、为一设定值， 则可设 0014 sin i e， 0015 从而就有，则由附图可知，从而有， 0016 0017 以上各式中的 h 是折射光斑的中心到介质界面， 即到薄盖板 (9) 的距离， L 是入射 点 (7) 到标尺之间的距离。由于相对于不同的介质， 光线在其中偏折的程度不同， 所以在入 射点 (7)、 L 和入射角 i 确定之后， 相对于容器中所盛装的每一种介质， 激光在其中折射后 都会在标尺 (10) 上形成一个与之对应的光斑。介质不同， 该光斑在标尺上的上下位置也不 同。这样根据每一个光斑中心所在位置的 h 值和 (*) 式中 n 与 h 的关系即可找出与该 h 值 所对应的 n 。
14、值， 即测知该介质的折射率。 0018 在实际制作装置时， 是根据n与h的函数关系， 直接在标尺(10)上标出了n值。 这 样在实际使用时， 只要看到标尺上的光斑， 即可直接读出介质的折射率。 0019 在确定标尺的标度时， 要注意几点 ： 0020 要将薄盖板 (9) 所在的平面确定为标尺上 h 值的 0 刻度， 并将竖直向下取为标 尺 h 值的递增方向。因 h 0 时， sin 90， 所以有 n sin i e. 0021 因无论L值和入射角i怎么选取， 当容器(1)中不装介质(实际上是装满空气) 时， 激光都将沿直线穿过容器并在标尺上形成一个光斑， 而此光斑的中心所在位置的 h 值 (。
15、 假设该值为 h1) 所对应的折射率必定为 “1” ， 即当 h h1时， n 1. 说 明 书 CN 102467846 A 4 3/3 页 5 0022 标尺上其它各折射率的标度值， 可在入射点(7)、 L和入射角i确定之后， 取适当 多个 n 值， 如 n2 1.25， n3 1.40， n4 1.50， n5 1.66 等， 再根据 (*) 式计算出与这些 n 值所对应的 h 值， h2、 h3、 h4、 h5， 并列出 n 与 h 的对应值表， 根据此表， 用描点发绘制出 n-h 图像， 绘制图像时， 最好以 h1， 1 为坐标原点， 据此图像， 可在标尺上确定出任意多个 h 值 所。
16、对应的 n 值， 并将这些 n 值标定在标尺上。 0023 使用方法 0024 先将 (3) 和 (8) 两管的上端口打开， 并从其中的一个管口向容器中注入介质。注 入的方法是 ： 如果介质是密度大于空气的气体或液体， 要从 (8) 口注入， 这样， 容器中的空 气可从 (3) 管排出 ； 反之如果是密度小于空气的介质， 则须从 (3) 的上端口注入， 这样可使 容器中原有的空气通过 (8) 的下端口， 而从其上端口排出。对于密度小于空气的介质， 要注 意在介质注满容器( 即整个容器中都充满介质 ) 后， 将 (3) 的上端口用塞栓封闭， 以免介质 泻出容器。然后， 打开激光灯 (5)， 即可从折射光斑的中心在标尺 (10) 上所处的位置， 直接 读出容器 (1) 中介质的折射率。 说 明 书 CN 102467846 A 5 1/1 页 6 说 明 书 附 图 CN 102467846 A 6 。