专利名称：聚焦全内反射法测量物质折射率分布的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物质折射率的测定方法，特别涉及一种基于全内反射利用会聚光测量物质折射率分布的方法。
背景技术：
目前，用于测量物质折射率的方法有很多，如自然准直法、最小偏向角法、V型棱镜法等，这些方法都建立在折射反射定律基础之上，各具特点，各有优势。但是，这些方法都只用于测量均匀物质的折射率性质。然而，实际物质的组成往往是复杂的、非均匀的。对于这些物质，现有的方法很难测量它们的折射率。此外，对于待测的物质，现有的方法仅仅能够得到唯一的一个折射率的数值。到目前为止，还没有一种方法能够实现复杂组分的物质的折射率的测量，并描述出物质的折射率的分布。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够测量复杂的、非均匀物质的折射率，并能够描述物质的折射率分布的方法。为实现上述目的，本发明的步骤如下第一步，使用柱面镜将光源的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件测量反射光强分布，使用计算机米集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强， 屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程，得到空气的反射光强分布并存储。第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储。第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布， 得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布。第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表不一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角， 依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值。第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程，得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。
所述的光源为非相干光，所述的棱镜的位置是固定的。


图I是光路俯视图。
图2是光路平视图。
图3是以空气作为样品的反射光强分布示意图。
图4是以水作为样品的反射光强分布示意图。
图5是以水作为样品的反射率分布示意图。
图6是以水作为样品样品的反射率分布导数示意图。
具体实施例方式下面结合

一下具体的实施方法图I是使用本方法的光路俯视图，图中，I是光源，其出射光为非相干光，这样可以避免干涉条纹的出现；2是柱面镜；3是棱镜；4是样品；5是面阵电荷耦合器件；6是计算机，采集、处理数据。图2是使用本方法的光路平视图，图中，7是光源；8是柱面镜；9是棱镜；10是面阵电荷耦合器件；11是计算机。本方法的具体实施步骤如下第一步，如图I所示，使用柱面镜2将光源I的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜3和待测物质4的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件5测量反射光强分布，使用计算机6采集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强，屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程，得到空气的反射光强分布并存储。图3为以空气作为样品的反射光强分布示意图。第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储。图4为以水作为样品在某一点上的反射光强分布示意图。第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布， 得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布。图5为以水作为样品在某一点上的反射率分布示意图。第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表不一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角， 依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值。图6是以水作为样品在某一点上的反射率分布导数示意图。第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程，得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。
权利要求
1.一种物质折射率分布的测定方法，基于全内反射原理，其特征在于，这种方法包括以下步骤第一步，使用柱面镜将光源的出射光线会聚，并聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵光电耦合器件测量反射光强分布，使用计算机采集数据，同一横坐标的一系列数据对应不同角度的入射光在样品同一点上的反射光强，屏蔽光源，由此得到环境背底和噪声的分布并存储；第二步，取消对光源的屏蔽，以折射率已知的空气作为样品，重复上一测量、采集过程， 得到空气的反射光强分布并存储；第三步、测量待测样品样品，重复第一步测量、采集过程，得到待测样品的反射光强分布并存储；第四步，分别使用第一步和第二步得到的光强分布减去第三步得到的光强分布，得到除去背底和噪声的空气反射光强分布和待测物品的反射光强分布，使用待测物品的反射光强分布作分子，使用以空气作为样品的反射光强分布作分母，逐点相除，得到待测样品的反射率分布；第五步，由第四步得到的待测样品反射率分布数据，其同一横坐标对应的一系列数据表不一系列不同角度的入射光在样品同一点上的反射率分布，对同一横坐标的数据进行求导，其导数的最大值的位置所对应的入射光的角度即是该点发生全内反射的临界角，依次对其它同一横坐标的反射率分布重复这一过程，得到当前一条直线上所有点发生全内反射的临界角，通过临界角对应的坐标位置和折射率的关系，进而得到每一个点的折射率的值；第六步，改变升降台的高度，从而改变会聚光聚焦在样品上的位置，重复第五步过程， 得到待测样品不同高度每一条直线上的折射率分布，进而得到待测物质的二维折射率分布。
2.如权利要求书I所述的物质折射率分布的测定方法，其特征在于，所述的光源为非相干光。
3.如权利要求书I所述的物质折射率分布的测定方法，其特征在于，所述的棱镜的位置是固定的。
全文摘要
一种物质折射率分布的测定方法，基于全内反射原理，使用柱面镜将光线会聚，使光线聚焦在折射率已知的棱镜和待测物质的接触面的一条水平直线上，使用面阵电荷耦合器件测量反射光强分布，利用计算机进行控制、采集、存储、处理数据，进而得到物质在会聚光聚焦处一条线上的折射率。棱镜和样品放置在高度可调的升降台上，通过调节升降台高度，改变会聚光聚焦在样品上的位置，进而可以得到物质的折射率分布。本发明适用于研究复杂样品的折射率分布性质。
文档编号G01N21/41GK102590142SQ20121006214
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者叶青, 孙腾骞, 张春平, 王槿, 田建国, 邓志超 申请人:南开大学