留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

应用最小偏向角法的液体折射率精密测试

孙一书 陈怡 韩冰 袁理

孙一书, 陈怡, 韩冰, 袁理. 应用最小偏向角法的液体折射率精密测试[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(4): 826-832. doi: 10.3788/CO.20191204.0826
引用本文: 孙一书, 陈怡, 韩冰, 袁理. 应用最小偏向角法的液体折射率精密测试[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(4): 826-832. doi: 10.3788/CO.20191204.0826
SUN Yi-shu, CHEN Yi, HAN Bing, YUAN Li. Precision test technology of liquid refractive index using the method of minimum deviation angle[J]. Chinese Optics, 2019, 12(4): 826-832. doi: 10.3788/CO.20191204.0826
Citation: SUN Yi-shu, CHEN Yi, HAN Bing, YUAN Li. Precision test technology of liquid refractive index using the method of minimum deviation angle[J]. Chinese Optics, 2019, 12(4): 826-832. doi: 10.3788/CO.20191204.0826

应用最小偏向角法的液体折射率精密测试

doi: 10.3788/CO.20191204.0826
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61675198

吉林省科技发展计划项目 20180201061SF

详细信息
    作者简介:

    孙一书(1990-), 男, 吉林长春人, 硕士研究生, 主要从事光学测量方面的研究。E-mail:sunyishu@yeah.net

    陈怡(1977-), 女, 吉林长春人, 博士, 副教授, 2009年于韩国仁荷大学获得博士学位, 主要从事光和物质相互作用方面的研究。E-mail:yichen@jlu.edu.cn

  • 中图分类号: O431;O435

Precision test technology of liquid refractive index using the method of minimum deviation angle

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61675198

Jilin Province Science and Technology Development Plan Project 20180201061SF

More Information
  • 摘要: 本文提出了一种自研盛装器皿以提高液体折射率的测试精度。该器皿由金属框架与等厚玻璃窗口组成,其制造工艺相对简单,减少了透射反射面面型精度及窗口等光程因素带来的系统误差,提高了测试精度。本文采用的测试方法为最小偏向角法。最小偏向角法主要用于固体折射率的测试,较少应用于液体折射率的测试。主要因为需要制作特殊的盛装器皿,制造工艺难度大,难以控制面型精度及透射窗口的等光程,对测试结果造成较大影响。经过理论分析可知,采用本文设计的盛装器皿可以满足10-6数量级的液体折射率测试需求。采用0.2″高精度转台进行实验,耦合器皿带来的系统误差和测试系统的理论测量精度达10-6数量级。对某离子液在546.08 nm特征谱线下实际测量的标准差为1.42×10-6。自研器皿满足液体折射率的精密测试需求。

     

  • 图 1  最小偏向角法测折射率原理图

    Figure 1.  Schematic diagram of refractive index measurement by method of minimum deviation angle

    图 2  盛装器皿示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of the vessel

    图 3  测量光路示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of measuring optical path

    图 4  未盛装液体的样块

    Figure 4.  Sample without the liquid

    图 5  盛装液体的样块

    Figure 5.  Sample containing the liquid

    表  1  几种特定温度下空气折射率

    Table  1.   Air refractive indexes at several specific temperatures

    T 15 ℃ 18 ℃ 20 ℃ 22 ℃ 25 ℃
    nr 1.000 277 1 1.000 274 3 1.000 272 4 1.000 271 5 1.000 267 8
    下载: 导出CSV

    表  2  顶角A测试值

    Table  2.   Test value of head angle A

    测试次数 1 2 3 4 5 标准差
    顶角 60.007 20° 60.007 17° 60.007 21° 60.007 20° 60.007 20° 1.37e-5
    下载: 导出CSV

    表  3  某离子液在Hg光谱灯546.08 nm特征谱线下的测试数据

    Table  3.   Test data of ionic liquid under the characteristic line of 546.08 nm of Hg spectrum lamp

    测试次数 1 2 3 4 5 标准差
    折射率值 1.366 802 2 1.366 799 1 1.366 801 5 1.366 801 5 1.366 798 7 1.42e-6
    下载: 导出CSV
  • [1] 辛督强, 朱民, 解延雷, 等.测量液体折射率的几种方法[J].大学物理, 2007, 26(1):34-37. doi: 10.3969/j.issn.1000-0712.2007.01.010

    XIN D Q, ZHU M, XIE Y L, et al.. Several measuring methods of the refractive index of liquid[J]. College Physics, 2007, 26(1):34-37.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-0712.2007.01.010
    [2] 周凯宁, 肖宁, 陈棋, 等.3种测量三棱镜折射率方法的对比[J].实验室研究与探索, 2011, 30(4):22-25, 90. doi: 10.3969/j.issn.1006-7167.2011.04.008

    ZHOU K N, XIAO N, CHEN Q, et al.. Comparing of three prism refractive index measuring methods[J]. Research and Exploration in Laboratory, 2011, 30(4):22-25, 90.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-7167.2011.04.008
    [3] 张凤云, 曹文, 张利巍.测量液体折射率的几种光学方法的实验研究[J].大学物理实验, 2013, 26(4):33-34, 43. doi: 10.3969/j.issn.1007-2934.2013.04.011

    ZHANG F Y, CAO W, ZHANG L W. Experimental study on measuring liquid refractive index by optics methods[J]. Physical Experiment of College, 2013, 26(4):33-34, 43.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-2934.2013.04.011
    [4] 王文生, 徐斌, 张军.最小偏向角法V棱镜法测量折射率的原理公式误差[J].长春光学精密机械学院学报, 1995, 18(1):5-10. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGJM199501001.htm

    WANG W SH, XU B, ZHANG J. The principle formula error of measuring the refractive index by the method of minimum deviation angle and the method of V-prism[J]. Journal of Changchun Institute of Optics and Fine Mechanics, 1995, 18(1):5-10.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGJM199501001.htm
    [5] 陈余行, 马振斌.最小偏向角法测量NaCl溶液浓度与折射率[J].实验科学与技术, 2010, 8(6):16-17, 112. doi: 10.3969/j.issn.1672-4550.2010.06.007

    CHEN Y X, MA ZH B. Research on the refractive index of NaCl solution by minimum angle of deviation[J]. Experiment Science and Technology, 2010, 8(6):16-17, 112.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-4550.2010.06.007
    [6] 戴一帆, 张志伟, 张文静, 等.光纤传感测量液体折射率的方法研究[J].光学仪器, 2016, 38(6):476-480. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxyq201606002

    DAI Y F, ZHANG ZH W, ZHANG W J, et al.. Method for measuring the refractive index of liquid by optical fiber sensing[J]. Optical Instruments, 2016, 38(6):476-480.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxyq201606002
    [7] 汪晓春, 杨博文, 何冬慧.一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法[J].光学仪器, 2012, 34(5):1-4. doi: 10.3969/j.issn.1005-5630.2012.05.001

    WANG X CH, YANG B W, HE D H. A method to measure refractive index of transparent liquid based on michelson interferometer[J]. Optical Instruments, 2012, 34(5):1-4.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1005-5630.2012.05.001
    [8] 杨春章, 薄晓红.最小偏向角法测量光学玻璃的折射率[J].计量技术, 1991(2):12-13, 45. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000001703611

    YANG CH ZH, BO X H. Measuring the refractive index of optical glass by the method of minimum deviation angle[J]. Measurement Technique, 1991(2):12-13, 45.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000001703611
    [9] ZAWISZA R, EFTIMOV T, MIKULIC P, et al.. Dual-resonance long-period grating in fiber loop mirror structure for liquid refractive index measurement[J]. Opto-Electronics Review, 2018, 26(1):24-28. doi: 10.1016/j.opelre.2017.11.002
    [10] NASIBOV H, KHOLMATOV A, MEHMETBEYLI I. A method for a precise and instantaneous measurement of a refractive index[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2018, 23(4):1886-1896. doi: 10.1109/TMECH.2018.2840426
    [11] 杨志文, 牟达, 刘智颖, 等.光学测量[M].北京:兵器工业出版社, 2011.

    YANG ZH W, MU D, LIU ZH Y, et al.. Optical Measurement[M]. Beijing:Weapon Industry Publishing House, 2011.(in Chinese)
    [12] 吴炳阳, 于晋龙, 王菊, 等.小型化空气折射率测量装置的精度修正[J].激光与光电子学进展, 2018, 55(4):040102. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jgygdzxjz201804003

    WU B Y, YU J L, WANG J, et al.. Accuracy correction of miniaturization device for air refractive index measurement[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(4):040102.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jgygdzxjz201804003
    [13] 李明溪.用最小偏向角法测量液体折射率[J].华南师范大学学报(自然科学版), 2000(2):117-121. doi: 10.3969/j.issn.1000-5463.2000.02.025

    LI M X. Measurement of refraction rate of liquids by using the least deflection angle[J]. Journal of South China Normal University(Natural Science Edition), 2000(2):117-121.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-5463.2000.02.025
    [14] 温建平, 唐运爱, 钟远军, 等.最小偏向角法测液体折射率实验的研究[J].实验室科学, 2014, 17(2):20-23. doi: 10.3969/j.issn.1672-4305.2014.02.006

    WEN J P, TANG Y A, ZHONG Y J, et al.. Measurement of refraction rate of liquids by using the least deflection angle[J]. Laboratory Science, 2014, 17(2):20-23.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-4305.2014.02.006
    [15] 费业泰.误差理论与数据处理[M]. 7版.北京:机械工业出版社, 2017.

    FEI Y T. Error Theory and Data Processing[M]. 7th ed. Beijing:China Machine Press, 2017.(in Chinese)
    [16] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T 7962.11-2010色光学玻璃测试方法第11部分: 可见折射率精密测试[S].北京: 中国标准出版社, 2011.

    General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T 7962.11-2010 Test method for colourless optical glass-Part 11: Precise test method for refractive index in the visible wave band[S]. Beijing: China Standards Publishing House, 2011.(in Chinese)
    [17] 金群锋.大气折射率影响因素的研究[D].杭州: 浙江大学, 2006.

    JIN Q F. Study on factors affecting atmospheric refractive index[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2006.(in Chinese)
  • 加载中
图(5) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  2683
  • HTML全文浏览量:  1170
  • PDF下载量:  78
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-12
  • 修回日期:  2019-01-18
  • 刊出日期:  2019-08-01

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要通知

    2024年2月16日科睿唯安通过Blog宣布,2024年将要发布的JCR2023中,229个自然科学和社会科学学科将SCI/SSCI和ESCI期刊一起进行排名!《中国光学(中英文)》作为ESCI期刊将与全球SCI期刊共同排名!