基于迈克耳孙干涉仪及双空气劈尖测量液体折射率

折射率是介质的一个重要光学参数,对折射率的测量是光学实验中一个重要的组成部分.本实验利用双棱镜和平板玻璃制成的双空气劈尖作为盛放液体的容器,并在迈克耳孙干涉仪上增加了横向传动装置来控制双空气劈尖的移动,设计了一种测量液体折射率的实验装置.该实验方法避免了复杂的元器件加工,操作简便且测量结果较精确.     

一种测量透明液体浓度的实验装置

针对现有测量液体浓度装置结构复杂，成本高，使用不便，不便于学校和一些小型研究机构使用的不足，利用光栅衍射法设计了一种测量透明液体浓度的装置。装置根据折射率和放入待测液体前后的光栅衍射角的关系进行液体折射率的测量，通过实验探究出液体折射率和液体浓度的关系，这样在测得未知透明液体折射率后就可通过换算得到其浓度。     

一种简便快速测量折射率的新方法研究

利用分光计、钠光为光源、自主设计的等腰梯形槽为液体槽,搭建了一种测量液体折射率的平台,利用该平台简易快速确定折射角,并基于Python软件编程得出其折射率。利用该方法测量了去离子水和不同浓度的NaCl溶液的折射率。实验结果表明:溶液折射率相对误差均远远小于5%,该方法实验操作简单、计算快捷、成本低、精确度高、效率高,具有较强的可操作性和应用价值,是测量液体折射率可推广的一种新方法。     

用劈尖形成的干涉条纹测量液体折射率

本提出了用劈尖实验装置，通过测量干涉条纹的间距来测量液体折射率的一种方法。并对实验中出现的现象进行了分析。     

自制测量液体折射率的简易装置

折射率是物质的一种重要光学常数,是中学物理光学中重要实验内容.高中教材介绍了采用"插针法"测定固体(玻璃)折射率的方法,同时也渗透了一些测定液体折射率的方法,但还是以插针法为基准,测量烦琐且涉及分析光路图的边角关系.本文介绍一种结构简单、制作简易、测量方便的装置.     

用毛细管焦点法精确测量微量液体的折射率

介绍了用毛细管焦点法精确测最微量液体折射率的一种新技术.该技术基于共轴球面光学系统的成像原理,用LED(λ=580 nm,FWHM为32nm)为测量光源,用CCD为像接收装置.一次测量样品需要量小于0.002 mL.待测样品封闭在毛细管内测量,有利于对毒性、挥发性和吸湿性强的液体介质折射率的测量.用此技术对纯水、乙醇、乙二醇和丙三醇样品的折射率做了测量,测量精度分别为0.0001,0.0002,0.0003和0.0003.论文在分析实验装置的测量灵敏度和成像景深基础上,提出了进一步提高测最精度的方法.     

用反射法自动测量大尺寸样品的折射率分布

针对大尺寸样品的折射率分布测量,引入自动扫描装置和适时数据处理系统,研究出一种高灵敏度的智能化反射法折射率分布测量仪,可进行快速、自动、准确的折射率分布测量.经理论分析和实验研究提出了一套合理的实验数据处理方法.并具体介绍和详尽分析了实验装置,讨论了有关理论和实验误差,给出了消除各种误差的有效方法,最终得出较为理想的实验结果.     

测量液体折射率的一种新方法——液芯柱透镜散焦宽度法

本文提出了一种基于消球差复合液芯柱透镜快速、准确测量液体折射率的新方法——液芯柱透镜散焦宽度法.该方法利用消球差复合液芯柱透镜在较宽折射率范围内系统球差小、成像准确的特点,基于不同折射率在成像系统上呈现一一对应的散焦图像,仅需采集一幅散焦图像即可得到待测液体的折射率.用该方法测量了室温(20℃)下21组不同液体的折射率,测量结果与用阿贝折射仪测量结果一致,用ZEMAX和光线追迹逐面成像法仿真的散焦宽度图像与实验图像一致.用该方法测量液体折射率具有系统简单、稳定性好、操作简便、测量速度快等特点.     

一种液体折射率测量仪的设计

在探视法测量液体折射率的基础上利用逆向思考法自制出液体折射率测量仪,该测量仪演示实验现象明显,教学效果较好。并对以上两种测量方法进行对比实验,结合其不确定度、误差分析进行了比较性分析、研究,得出设计结论。     

基于双暗环效应的折射率的测量装置

本实验装置利用全反射形成的双暗环效应, 分析得出两个圆形暗环直径之比与待测物体折射率的数 学解析关系. 以激光笔、 玻璃容器、 智能手机等为主要测量装置进行测量, 建立了测量液体折射率的新方法, 经实验 证明, 此方法操作简便可行、 精确度和稳定性高. 将此原理结合手机 A P P, 使折射率的测量更加简便快捷. 人们可用 此装置测量食用油的纯度或果汁等食品的可溶性固形体的含量, 由此为生产技术或社会生活带来便利     

Novel optical sensor for simultaneous measurement of liquid concentration and temperature

The paper describes a new optical sensor for simultaneous liquid concentration and temperature measurement. Temperature-dependent semiconductor absorption at the band edge is used as the principle of the temperature measurement, and the sensor exploits beam deviation caused by refraction due to the liquid concentration at the receiving end face of the optical device. The light intensity peak value and its deviation are detected by a charge-coupled device (CCD), and then the measured optical signal is reflected by a reflecting pyramid prism. The sensor probe is composed of an intrinsically pure GaAs single crystal, a reflecting pyramid prism, a partitioned water cell. Theoretical analysis and preliminary experimental results verify the feasibility of the proposed system.     

Experimental research of liquid refractive index sensing by optical fiber and colloidal crystal's photonic band-gap

We use the changes of colloidal photonic crystal photonic band-gap center wavelength to research the refractive index sensing by experiment. The changes in the center wavelength of the colloidal crystals photonic band-gap are analyzed. A mold is designed to obtain a controllable self-assembly method, colloidal crystals are observed by scan electronic microscope (SEM) and the band-gap is measured by infrared spectrometer. The results are agreed well with the theoretical analysis. An experimental device is designed to test liquid refractive index. The couple of the fibers are used to measure the band-gap of colloidal crystals and the results are also discussed in theory. The results show that the band-gap of colloidal crystals can be used to measure the liquid refractive index. The new sensing mechanism is formed and it provides a new application of colloidal crystals in the sensing.     

基于法布里-珀罗干涉仪的液体浓度实时检测系统的研究

设计了一种对透明液体浓度进行高精度测量的动态跟踪系统。该系统根据液体的浓度与折射率关系以及折射率与光纤法布里珀罗(F-P)干涉仪干涉光波波长、级次之间关系,通过测量法布里珀罗干涉仪干涉级次的变化量,获得液体浓度的变化量。系统中光源选用He-Ne激光器,波长为632.8 nm,输出功率为2 mW,法布里珀罗干涉腔反射面的反射系数为0.9~0.95,平行度为(1/10~1/20)光波波长,平面度为(1/20~1/100)光波波长,接收干涉条纹的器件采用电荷耦合器件(CCD),对电荷耦合器件输出的信号进行二值化处理时采用阈值浮动措施,消除光强波动带来的测量误差。通过对一组不同浓度酒精进行测量,该系统可识别出0.01?的浓度变化。     

基于数字全息技术的迈克尔逊干涉仪设计与应用

传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像,并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征,且测量过程繁琐。针对这些问题,提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜,并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉,利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息,然后通过最小二乘拟合获取球面波参数,并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅,最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明,该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像,同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率,实验中测量了3种不同材料的折射率,其误差均能控制在±5%以内,有较高的测量精度。     

齿形链板的图像测量

针对齿形链链板的几何参数及圆度提出了一种基于CCD图像的测量方法。在一个系统中实现了尺寸和形状的非接触测量。首先对CCD采集的齿形链链板进行降噪处理,然后用二值化方法分割图像,最后提取图像边缘。在测量尺寸时,使用自编程序计算测量链板的孔径、两直边的夹角、节距,并用最小二乘圆法对圆度误差进行了评定。节距、两直边夹角和圆度误差分别为0.007mm,0.473°和8.4μm,分析了测量误差的原因。实验表明,用该方法对齿形链链板的几何尺寸测量和圆度误差评定是可行的。     

高精度V棱镜折射仪光机结构设计

针对传统V棱镜折射仪采用光学度盘,目视对准方式无法满足现代光学玻璃生产线以及高精度折射率测量的需求。提出一种新型的高精度基于CCD 机器视觉对准的V棱镜折射仪的总体设计方案,并对准直光管、传动机构、锁紧和微调机构以及轴角编码测角机构等主要组成部分进行了光机结构设计。在考虑空气折射率影响因素的修正公式的基础上,分析了仪器的检测误差。实验结果表明:其折射率检测精度可达 310-6,满足了高精度V棱镜折射仪的技术指标要求。     

用毛细管成像法测量液相扩散系数——等折射率薄层测量方法

本文提出了一种测量液相扩散系数的新方法. 该方法用透明毛细管构成液相扩散池, 利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力, 通过直接观察和记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的移动规律, 基于扩散过程遵循的Fick第二定律计算出液相扩散系数. 在25 ℃下研究了丙三醇和纯水间的扩散过程, 扩散系数的测量值与全息干涉法的文献报道值之间的相对误差为4.47%, 论文同时分析了折射率测量精度和毛细管管壁黏滞力对扩散系数的影响. 用毛细管成像法测量液相扩散系数具有样品需要量少、测量速度快、系统稳定性好的特点, 为快速测定微量样品的扩散系数提供了一种有效的新方法. 关键词： 扩散系数 液体折射率 毛细管成像法     

基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法研究

针对传统光学成像测量方法对高速运动目标成像帧频低、像质模糊,难以满足对目标形变高精度测量的缺点,提出一种基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法。该方法利用线阵CCD高分辨率、高帧频等优势,通过提取线阵CCD输出目标强度——像素曲线斜率变化率最大点来获取目标所占像素数N的像素数提取方法,同时采用DMD模拟高速运动目标形变过程,配合基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法进行形变测量实验验证。实验结果显示采用该方法对V=450 km/h的高速运动目标进行形变量测量时,可以满足目标形变测量偏差小于0.3 mm,标准差小于0.5 mm,相对误差最低0.01%。实现了高速运动目标形变量的准确测量,为高速磨损测试、高温形变测试、高压形态测试等奠定了基础。     

用低精度CCD获得高精度测量方法的研究

为了大幅提高线阵CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将N个像元间距为H的线阵CCD器件许排组合住一起,并沿像元线性分布方向以距离为H/N依次均匀错开排列。多个线阵CCD的感光电信号经多通道模一数同步采集,保存到存储器中指定位置。然后,通过对所有CCD测量数据的分析计算来获得精确的测量值。分别采用单CCD和双CCD错排对长为30mm,直径为5．000mm、8．000mm、12．000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,蚁CCD错排可获得两倍于单CCD的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像元问距的限制,并使线阵CCD的测量精度大幅度地提高。     

A Novel Method for Enhancing Goos-Hänchen Shift in Total Internal Reflection

Due to the tiny shift in order of optical wavelength for Goos-Hǎnchen （GH） shift, it is very difficult to directly measure and apply the GH shift. We develop a new method for enhancing GH shift of both TE and TM polarized waves. The method is based on a total reflection prism made of BK9 glass combined with a precise measurement of the resulting spatial displacement with a one-dimensional charge coupled device （CCD）. Measurements are performed to examine the validity of the method. Experimental and theoretical results indicate the feasibility of the method with an enhancement in optical wavelenghth shift at millimetre scale. The method is advantageous to application the GH shift in the optical domain, and is also meaningful for measuring even smaller changes in the refractive index of a liquid.