一种基于激光路径的测量溶液折射率方法技术

本发明专利技术涉及一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，包括如下步骤：1)、利用上现蜃景成像形成光路：设定一束由激光发射单元自下而上发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层，所述的空气层具有多层，该多层(空气)的折射率自下而上依次为n、n

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光路径的测量溶液折射率方法
本专利技术涉及光学检测
，具体涉及一种基于激光路径的测量溶液折射率方法。
技术介绍
测量溶液折射率在生物化学领域、环境检测、生命科学等领域具有十分重要的意义，因此，研究人员对折射率测量设备及方法进行了大量的研究。溶液折射率是鉴别和定量可溶物的重要手段。目前，溶液折射率的方法很多，如荧光分子示踪测量法、放射性元素示踪测量法等，但是测量成本都较高，而传统的方法稳定和准确性又不高。中国专利《折射率溶液标准物质及其制作方法》(授权公告号CN103063606B)中提及一种高准确度测量折射率方案，但是是基于折射介质的方案，对具体测量或者说测试方法没有公开。在理解本申请方案之前，先解释下本申请利用到的一个重要原理：海市蜃楼。又称蜃景，是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象，是地球上物体反射的光经过密度分布不均匀的大气时发生折射而形成的虚像。海市蜃楼产生的原因主要是太阳使地面或水面上方空气温度上升后形成一种气温梯度，由于空气密度不同，折射率就不同，光线会在气温梯度分界处产生折射现象。海市蜃楼的形成条件受很多因素影响，最主要的就是气温的反常分布，导致空气密度差异大，造成空气折射率形成梯度分布。而无风或微风，空气对流很小的天气也有利于形成海市蜃楼。上现蜃景和下现蜃景是海市蜃楼最常见的两种类型。上现蜃景通常出现在夏天傍晚，海面温度比较低，而空气由于受到白天太阳的暴晒，温度较高的情况下。此时，下层空气密度比上层大，空气折射率自下而上逐渐减小。因此，被物体反射的光线在空气中的轨迹为一系列向上凸的抛物线，物体的像成在原物的上方，有正立的，也有倒立的。下现蜃景通常出现在沙漠地带当温度很高时，贴近地面的空气温度比上空高的情况。此时，下层空气密度比上层小，空气折射率自下而上逐渐增大。因此，被物体反射的光线在空气中的轨迹为一系列向上凹的抛物线，物体的像成在原物的下方，且是倒立的。上现蜃景成像有两种情况，第一种情况：上现蜃景成正立的像，当光线发生折射后还没发生全反射就射入观测点，所成的像是正立的，而且像比实际景物高。第二种情况：上现蜃景成倒立的像，当光线发生折射后发生了全反射，全反射光线从上至下射入观测点，成倒立像。本申请利用上现蜃景成像的原理，公开了一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，测量所需时间较现有的方法大幅度缩短，简单实用，且稳定性好、测量效率高，准确可靠，且为具体的不同浓度和不同折射率梯度的溶液折射率测量提供了方案基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，测量所需时间较现有的方法大幅度缩短，简单实用，且稳定性好、测量效率高，准确可靠，且为具体的不同浓度和不同折射率梯度的溶液折射率测量提供了方案基础。本专利技术的技术方案：一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，包括如下步骤：1)、利用上现蜃景成像形成光路：设定一束由激光发射单元自下而上发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层，所述的空气层具有多层，该多层自入光依次为n、n1、n2、n3、n4……，由折射定律：nsini＝n1sini1n1sini1＝n2sinr设定n＞n2时r＞i，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角的时候发生全反射；设置所述的观测仪于下层空气位，当观测仪逆着光线，经全反射形成呈倒立的虚像；设置所述的观测仪于上层空气位，当观测仪逆着光线，经折射形成的正立的虚像；2)、通过折射定律得到的折射率代入相应的拟合关系式。进一步的，步骤1)中所述的设置所述的观测仪于下层空气位中于激光发射单元的出光处的对称位，且观测仪与激光发射单元处于同一高度。进一步的，步骤1)中所述的设置所述的观测仪于上层空气位中于激光发射单元的入光、出光折点位。本专利技术的技术效果：通过上述方法测量所需时间较现有的方法大幅度缩短，简单实用，且稳定性好、测量效率高，准确可靠，且为具体的不同浓度和不同折射率梯度的溶液折射率测量提供了方案基础。附图说明图1为本专利技术利用到的上现蜃景光路原理图；图2为基于本专利技术利用的上现蜃景测量溶液折射率原理图；图3为基于本专利技术利用的上现蜃景测量溶液折射率给出的具体实施例的盐水折射率随浓度的变化关系。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，包括如下步骤：1)、搭建测量装置：所述的测量装置包括透明容器、介质、(搅拌棒、透明膜、)对象物、激光发射单元、量程装置、观测仪；2)、利用上现蜃景成像形成光路：设定一束由激光发射单元自下而上发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层，所述的空气层具有多层，该多层(空气)的折射率自下而上依次为n、n1、nx、n3、n4……，由折射定律：nsini＝n1sini1n1sini1＝n2sinr设定n＞n2时r＞i，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角的时候发生全反射；设置所述的观测仪于下层空气位(进一步的，所述的观测仪位于激光发射单元的出光处的对称位，且观测仪与激光发射单元处于同一高度)，当观测仪逆着光线，经全反射形成呈倒立的虚像；设置所述的观测仪于上层空气位(进一步的，所述的观测仪位于激光发射单元的入光、出光折点位)，当观测仪逆着光线，经折射形成的正立的虚像；3)、通过折射定律得到的折射率代入相应的拟合关系式。进一步的，所述的介质为食盐或蔗糖。通过上述方法测量所需时间较现有的方法大幅度缩短，简单实用，且稳定性好、测量效率高，准确可靠，且为具体的不同浓度和不同折射率梯度的溶液折射率测量提供了方案基础。基于本专利技术的一种(基于)浓液法测量溶液折射率的方法，首先搭建测量装置：所述的测量装置包括透明容器、介质、对象物、激光发射单元、量程装置、观测仪；再包括如下步骤：1)、利用上现蜃景测量溶液折射率的原理，当加入含介质的水和清水之间形成一个浓度和折射率由下往上逐渐减小的扩散层时，所述的扩散层具有多层，该多层(溶液)的折射率自下而上依次为n0、n1、n2、n3……，对象物发出的光线以入射角i由折射率为n0的溶液下层射入折射率为n1的溶液上层，折射角为i1，折射光线再以入射角为i1由折射率为n1的溶液层射入折射率为n2的溶液层，光线从溶液下层到溶液上层不断被折射，入射角逐渐增大；2)、光线到达含介质的水与清水分界层时发生全反射，设置所述的观测仪于溶液下层位A处，且观测仪在与对象物相对于透明容器中心轴BC对称的位置附近逆着光线切线处，其中B点为高点、C点为高点，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，包括如下步骤：/n1)、利用上现蜃景成像形成光路：/n设定一束由激光发射单元自下而上发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层，所述的空气层具有多层，该多层的折射率自下而上依次为n、n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光路径的测量溶液折射率方法，包括如下步骤：
1)、利用上现蜃景成像形成光路：
设定一束由激光发射单元自下而上发出的光线以入射角i由折射率为n处射入空气层，所述的空气层具有多层，该多层的折射率自下而上依次为n、n1、n2、n3、n4……，由折射定律：
nsini＝n1sini1
n1sini1＝n2sinr



设定n＞n2时r＞i，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角的时候发生全反射；设置所述的观测仪于下层空气位，当观测仪逆着光线，经全反射形成呈倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦维，陈恒，张霆，刘彩霞，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34