彩虹法和成像法测量玻璃微珠折射率对比研究

基于几何光学原理,彩虹法使用激光作为光源,利用激光在玻璃微珠中进行一次或者多次内反射后出射形成最小偏向角,在最小偏向角附近形成彩虹条纹,通过测量彩虹条纹来反演计算玻璃微珠的折射率。然而,成像法则根据厚透镜的成像原理,对玻璃微珠所成的像经过显微物镜放大后使用CCD相机进行接收,获得玻璃微珠的焦距,进而测得对应玻璃微珠的折射率。较传统方法来说,彩虹法和成像法具有安全、简便和快捷的优点。对型号不同的玻璃微珠,分别使用彩虹法和成像法测量其折射率,并对它们的测量结果进行了对比分析,都获得相对于名义值的误差小于1%的结果。     

高折射玻璃微珠粒径与折射率关系的研究

利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹现象,以艾里的虹理论为基础对玻璃微珠折射率进行了测量。推导了玻璃微珠尺寸对折射率影响的计算公式,表明半径差异在10μm时,折射率的测量误差为10^-3数量级。此外,通过软件模拟计算玻璃微珠的二次彩虹现象,并对微珠的折射率进行了测量,验证了二次彩虹方法的正确性,同时也表明玻璃微...     

高折射率玻璃微珠折射率的测量

用激光作为测量光源,利用激光经玻璃微珠一次或多次内部反射后出射,形成最小偏转角的原理,对高折射率玻璃微珠折射率的测量进行了理论分析和实验测试.比较了不同内反射次数对测量精度的影响.该测量方法尤其适用于已在微珠列阵逆向反光膜上大量使用的、折射率位于1.8～2.4之间的高折射率玻璃微珠折射率的测量,较传统方法具有简便、快捷和安全的特点.经分析和对不同类型微珠样品的实测比较,获得了测量精度优于1%的结果.     

高折射率玻璃微珠色散特性及影响

基于二次彩虹法用三种不同波长(632.8 nm、532 nm、404 nm)的激光测量了玻璃微珠的折射率,并由柯西色散公式拟合得到三种典型高折射率玻璃微珠1.90、1.93和2.2的色散方程,得出现行的玻璃微珠具有正常色散但色散较大的结论.通过分析在不同入射角情况下,色散对玻璃微珠回归反射性能的影响,得出折射率1.90和1.93的玻璃微珠具有优良的回归反射性能.此外,用光线追迹模拟了色散对回归反射后光能量在近轴区域分布的影响,折射率1.90和1.93的玻璃微珠回归反射光线的能量主要集中在5°范围内.     

测量玻璃折射率实验的讨论

讨论了最小偏向角法测量三棱镜玻璃折射率的理论和实验,可有效地解决测量玻璃折射率实验中所出现的问题。     

定向回归反射玻璃微珠折射率研究

从理论上分析了玻璃微珠定向回归反射原理,利用近轴光线球面折射理论分析了玻璃微珠实现回归反射的折射率,并结合实际使用情况,在最大可能增加回归反射的基础上,讨论了入射光线到主光轴的距离与回归光线和入射光线夹角之间的关系,从而确定出了实现最大反射时玻璃微珠的折射率范围为1.80~1.95,研究结果对回归反射标志牌的开发具有重要的理论意义。     

在玻璃棱镜折射率实验中测量最小偏向角方法的改进

在用分光计测玻璃棱镜折射率实验中，固定载物台而转动游标盘和望远镜寻找最小偏向角，可以避免由于载物台转动不灵活而在转动过程中容易碰到三棱镜的情况发生．     

用二次成像法测量透明玻璃板的折射率

介绍了用二次成像法测定透明玻璃板折射率的原理和方法.由于采用线阵光电耦合器件(CCD)测量,提高了测量精度.     

利用垂直邻边入射法测量三棱镜的折射率

提出垂直邻边入射法测量折射率。从理论上分析了该方法的测量公式,通过实验测定了不同波长的光对于样品的折射率。与最小偏向角法相比,垂直邻边入射法不需要确定临界位置,在实际研究中更容易施行。     

基于最小偏向角法的高精度液体折射率测量装置的优化设计与测量研究

为了实现利用最小偏向角法对无定形流体的高精度折射率测量,设计了一种全新的恒温空心三棱镜装置,对该装置的光路和恒温组件进行精确设计,将其应用于测量液体折射率,对测量结果和不确定度进行定量分析。首先,通过对三棱镜光学平面的精确设计和加工,实现对测量光线的精准控制。其次,通过对恒温夹套内空心管路的迂回设计,使测量池内液体的温度波动和温场均匀性满足高精度折射率测量要求。最后,将该装置应用于液体折射率测量,定量分析了各影响因素的测量不确定度。实验结果表明：对于水、异辛烷、四氯乙烯3种液体,其折射率测量精度达到10-7,测量不确定度可低至10-5。实现了用最小偏向角法对液体折射率的高精度测量。     

用Mie氏散射理论测量聚苯乙烯微球的折射率

采用全Mie氏散射理论，计算单色平行光被该球粒散射后的光强图案分布.在实验上，把聚苯乙烯小球分散在纯净水中，使其浓度满足光的透过率为70%左右的条件，然后测量单色平行光通过该样品比色皿后的远场衍射图样的第一暗环角半径的数值大小.将该测得的角半径大小同上述采用全Mie氏散射理论计算的不同折射率下的散射光强角分布曲线图相比较，选出与测得的第一暗环角半径大小符合最好者，从而得到国家标准物质聚苯乙烯小球相对于分散剂纯净水的折射率大小，最后得到聚苯乙烯小球的折射率为1.6.本研究为该标准样品提供了一个重要光学参数.     

Ambiguity of Polystyrene Aerosol Beads Properties Found with Mie Spectra Analysis

Broadband Mie scattering is used to determine the parameters of polystyrene aerosol beads in air,such as size and wavelength dependence of refractive index.This method consists in the selection of such parameters of the scattering object,which reproduce observed spectrum properties.That is why it is very sensitive and hence very precise.We found that there is an ambiguity of polystyrene aerosol beads properties,determined with this method.Different combinations of polystyrene particle size and its refractive index can give the same position of Mie resonances.This ambiguity leads to an increase in the error in determining the size and refractive index of the particle.The refined errors are calculated and the way of their reduction is indicated.     

一种动-静态光散射颗粒折射率测量法

提出一种动静态光散射颗粒折射率测量方法.该方法分为三部分,一部分是用动态光散射技术测得颗粒样品的线宽分布函数,然后将此线宽分布连同一组折射率值代入静态光散射公式推算出不同折射率值下的散射光强空间分布;第二部分是用光电探测器测出实际的散射光空间分布;第三部分是将不同折射率下的推算值与实测值做均方偏差运算以做比较,取均方偏差最小时所对应的代入折射率值作为颗粒折射率的最终测量值.此方法对样品的分散度无要求,适用于微米到亚微米级的颗粒物.     

小尺度表面粗糙度与介质吸收对介质折射率测量的影响

将介质表面的小尺度粗糙度等效为覆盖在理想光滑表面上的多层等厚折射率渐变的薄膜,并通过特征矩阵计算多层等效膜模型的P光反射率与入射角的关系.将吸收介质的折射率虚部带入菲涅尔公式进行计算.运用COMSOL Mutiphysics软件对表面粗糙度和介质吸收进行建模和仿真计算.计算结果表明,小尺度表面粗糙度与介质吸收都会导致折射率测量产生误差.分别考虑以布儒斯特角和全反角作为折射率测量的手段,为了得到优于10-5的测量准确度,测量表面粗糙介质的折射率时,采用全反角进行判定;测量具有吸收效应的介质折射率时,采用布儒斯特角进行判定.     

基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

利用彩虹强度角谱分布对圆柱直径的测量

采用ＣＣＤ线阵的散射光强角分布测量系统,测量了水、酒精液柱、光纤的彩虹角分布。根据严格米氏理论,数值研究了大尺寸参数圆柱的彩虹现象,获得与实验相吻合的数值结果。讨论了几何光学和艾里理论局限性,将米氏理论和几何光学结合,对彩虹现象给予了更为合理的解释。利用第一级彩虹角反演折射率,以及将彩虹强度导数角分布进行快速傅里叶变换获得了角谱反演圆柱粒子的直径。并讨论了利用角谱反演粒子折射率和直径的精度。