基于改进的迈克尔逊干涉仪的液体折射率测量方法研究

液体折射率是重要光学参数之一，液体折射率参数测量在食品生产鉴定、光学加工等领域都具有重要意义。本文基于便携式迈克尔逊干涉仪，在光学减震台上加装旋转微调载物台，综合考虑旋转后容器器壁、待测液体、空气中光程差的改变量，得到液体折射率的计算公式，与阿贝折射仪测量液体折射率的值进行比较，实验测得水、不同浓度的葡萄糖溶液以及不同浓度的氯化钠溶液，平均相对误差分别为1.1%、3.3%、2.0%,实验过程中测量的最大误差为5.9%,为液体折射率测量提供了一种可行方法，实现液体折射率的测量。本文也可作为迈克尔逊干涉仪的拓展实验，对本科生的创新能力培养有重要意义。     

测量葡萄糖浓度的光学低相干干涉法

根据溶液中溶质的浓度变化将引起溶液折射率变化的特性,提出一种利用光学低相干干涉技术通过测量葡萄糖溶液的折射率来确定其浓度的方法。基于迈克尔逊干涉仪,建立了低相干光葡萄糖浓度检测系统,通过调节可移动角镜以产生干涉信号,根据角镜的位移量计算出光程,并进而求出折射率。实验结果表明:在LED光源光谱半高宽度为25nm,可移动角镜的移动步长为微米量级时,利用该方法对折射率的测量精度可以达到10-4数量级以上,对应的可以检测出低于100mg/d L的葡萄糖的浓度变化。过程方便快捷,受外界限制因素小,是一种有效的测量各种液体折射率及浓度的方法。     

一种基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统的研究

浓度是表征溶液性质的重要物理参数之一。本文设计了一种基于旋转比色皿结合迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统。将液体加入比色皿并旋转5°,利用CCD采集光强数据和自编的计数程序,可实时测量旋转前后干涉条纹移动数目之差,并由此计算NaCl和葡萄糖溶液的折射率和浓度。对质量百分比浓度为0、10%和20%的NaCl溶液进行了折射率测量和误差分析,发现与相关理论值的相对误差仅为0.61%、0.63%和2.2%。葡萄糖溶液的浓度—折射率关系曲线也呈现出线性良好、可靠性高的特点。总之,基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统具有测量非接触、结果可靠、高效实用的特点。     

干涉法测量液体膨胀系数的讨论

液体的折射率和液体的密度有直接关系,液体密度又与温度有关,根据已有关于透明介质的折射率公式,可得液体的膨胀系数的测量方法.迈克耳孙干涉法是测量液体折射率的温度系数的简捷的手段.用此方法得出了液体的膨胀系数,进而讨论了关于液体折射率的2个不同公式的精确程度.     

基于液芯柱透镜实现透明液体质量分数的测量

通过测量基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的液芯柱透镜的后焦距,可实现液体折射率的快速测量;根据液体质量分数与折射率之间的良好线性关系,准确计算出待测透明液体的质量分数.搭建光学测量系统,以NaCl溶液和蔗糖溶液为例,构建了液体质量分数与液体折射率的关系模型,实现了溶液质量分数的测量,并对其测量不确定度进行了分析.基于PDMS基片的液芯柱透镜对注入其中的液体折射率的最小分辨能力优于0.000 2 RIU,质量分数测量不确定度可控制在0.12%以内.该测量方法适用于微量液体折射率及质量分数的测量.     

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。     

透明液体质量分数与折射率关系的居家实验

基于折射定律和光杠杆原理设计了透明液体质量分数与折射率关系研究的居家实验,通过多边形容器的2个面折射,采用光杠杆原理将因液体质量分数变化而引起的折射光线偏移量放大,再利用折射定律和光杠杆的几何关系得到液体折射率和光线偏移量之间的关系.以NaCl溶液为例,分别用方形容器和三角形容器进行了测量,实验结果表明液体的质量分数与折射率呈线性关系,与经验公式吻合,且方形容器的测量精度更高.     

基于全反射的透明液体浓度测量装置设计

结合光学原理,利用全反射,设计测量透明液体浓度的实验装置.由亚克力板容器盛装待测液体,研究激光在液体中发生全反射时的光路参数,通过测量两个长度尺寸,计算得到透明液体的折射率,基于透明液体折射率与浓度之间的线性关系,进而得到其浓度.蔗糖溶液和NaCl溶液的测量数据结果表明,折射率的相对误差在0.4%以内,浓度的绝对误差在0.7%以内.该实验装置具有结构简单、操作简便、测量精度高、成本低廉、现象明显等优点.     

基于超声光栅衍射的液体密度测试

采用超声波与光栅衍射的联合实现液体密度的测量.超声波发生器在周期性高频正弦电信号的激励下产生超声波,此超声波在样品池液体中传输可以产生周期性排布的疏密纵波,进而使液体的折射率呈现周期性排列,当激光束垂直入射此液体时,会产生类似光栅的作用.通过CCD采集分析经过样品池后单色出射光线的衍射图样,得出液体的密度.     

利用超声光栅测量液体声速的影响研究

根据声光效应原理,利用分光计和超声光栅对生活中几种常见液体(蒸馏水、75%乙醇、食用油、5%Na Cl溶液、30%葡萄糖溶液)中的声速进行了测量,同时测量了不同浓度葡萄糖溶液中的超声波声速,并利用Origin软件对其进行数据拟合分析,结果显示:不同液体介质和同种液体不同浓度对超声波声速的测量均有一定程度的影响。在几种常见的液体中,葡萄糖溶液中测量的声速误差最小;超声波在葡萄糖溶液中传播的速度在一定浓度范围内线性增大,而在浓度为32%葡萄糖溶液中的声速的拟合残差最小,该浓度下测量的超声波声速精确度最高,可作为测量超声波在葡萄糖溶液中传播速度的有效浓度。     

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     

简易浓度测定方法的研究

浓度是反映溶液性质的一个重要参数,现有的各种测量方法各有其特点。文献［１］是根据光学原理,运用显微镜调焦方法提出了测量透明材料厚度和折射率的方法;在此基础上,根据不少溶液的折射率和浓度均有定量对应关系的特点,提出测定浓度的简易方法。该测量方法有下列特点：非接触测量,采样液体少,对液体无特殊要求,适用面广,装置简单。实验结果得出,百分浓度的测量可精确到０１％。用该方法同一些常规方法相比,测量误差在１％左右,能满足有关生产和工作中的使用要求。     

一种二元溶液折射率的计算方法

在20℃下配制了一系列浓度的丙三醇—乙醇溶液,测定了各溶液的密度ρ与折射率n。用一种电磁感应原理导出的计算方法n=1+ρ(x1D1+x2D2)对这些丙三醇—乙醇溶液的折射率进行了计算,结果表明,此方法之折射率计算值与实测值符合很好。     

Optical monitoring of glucose concentration

A device for the monitoring of blood glucose levels is investigated. It measures the sugar concentration using the effect of the glucose on the optical refractive index. Light is transmitted along an optical fibre, and, as most of the internal rays are incident at the fibre surface at an angle less than the critical angle, the refractive index of the surrounding liquid can be calculated. The device can measure glucose concentrations with a sensitivity of better than 0.1%.     

测量液体和气体折射率的集成光学技术单侧和双侧漏模法

由单侧和双侧漏模法,测量了液体和气体的折射率,将液体或气体滴入或充入棱镜和衬底之间,使这三层介质组成单侧或双侧漏波导.用棱镜耦合器测量共振漏模的模折射率,并由相应的模方程确定液体或气体的折射率.测量结果表明,折射率的误差为1～3×10~(-4).并在理论上对测量精度作了分析和讨论.     

应用于低折射率样品检测的SERS活性液芯光纤

用纳米组装方法在空心光纤内壁修饰SERS活性基底构成内壁具有表面增强拉曼光谱活性层的液芯光纤。激发光由光纤壁横截面入射,并在光纤壁中传播。由于光纤壁的折射率大于检测样品溶液的折射率,使得激发光在光纤壁中发生全反射,并在消逝场下穿透修饰层,激发样品拉曼散射。本方法融合了表面增强拉曼光谱技术与液芯光纤技术的优势,可成为应用于低折射样品溶液体系检测的又一手段。     

Optical simulation of in-plane-switching blue phase liquid crystal display using the finite-difference time-domain method

The finite-difference time-domain method is used to simulate the optical characteristics of an in-plane switching blue phase liquid crystal display.Compared with the matrix optic methods and the refractive method,the finite-difference timedomain method,which is used to directly solve Maxwell's equations,can consider the lateral variation of the refractive index and obtain an accurate convergence effect.The simulation results show that e-rays and o-rays bend in different directions when the in-plane switching blue phase liquid crystal display is driven by the operating voltage.The finitedifference time-domain method should be used when the distribution of the liquid crystal in the liquid crystal display has a large lateral change.     

槽沉法制备球透镜

根据光通信耦合器件发展的趋势,研制了一种新型光学玻璃。依据在表面张力的作用下的液滴冷凝,得到透明玻璃微球理论[1],首次使用槽沉法来制备球透镜。结果表明:玻璃的最佳退火温度为570℃、折射率为1.5198、透过率大于90%。得到直径为0.8mm的球透镜最佳成球温度为1250℃、折射率为1.5190光谱透过率大于90%。     

Morse势阱中线性和三阶非线性光折射率的改变

利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法,导出莫尔斯（Morse）势阱中线性和三阶非线性光折射率改变的解析表达式,并以典型的GaAs／AlGaAs Morse势阱为例进行数值计算。数值结果表明,随着入射光强度增强,总的折射率改变将减少;随着势阱参数a的增大,总的折射率改变将减小;而随着载流子浓度的增加,总的折射率改变将增加。结果表明要获得较大的折射率改变,则需选取较小的入射光强度,较小的参数a,较大的载流子浓度,从而为实验研究提供理论依据。