折射率测试器

2022-09-08 16:45:52 浏览:334

原理:遮光效应

遮光效应是光的全反射形成的光学现象。当光束垂直入射到具有朗伯散射特征的物体表面时,就会形成“光锥”状反散射光,称为回散射光;当光束透过能产生透射散射的薄层介质时,透射光同样形成“光锥”状散射,称为透射散射光,当散射光从光密介质入射到光束介质时,根据折射定律,散射光中大于或等于临界角的光在光密-光疏介质的界面上发生全反射,投射在散射层形成以入射光点为中心的圆形暗斑图像的直径大小与光密、光疏介质的折射率相关。

仿真示意图

折射率测试器-仿真光路

图:仿真光路

 

折射率测试器-成像效果1(PMMA厚度为3mm)

图:成像效果1(PMMA厚度为3mm)

折射率测试器-成像效果2(PMMA厚度为5mm)

图:成像效果2(PMMA厚度为5mm)

光斑形成及公式推导

折射率测试器-光斑形成及公式推导

光斑形成的原因是由于垂直入射的激光在光密介质底面处发生散射,根据全反射现象,反射角小于临界角的光就会入射进光疏介质,而大于临界角的光会一直存在于光密介质,因此在直径为d的范围内形成暗斑,而暗斑的尺寸跟光密介质和光疏介质的折射率以及光密介质的厚度h相关。

公式推导

已知n1>n0,根据折射定律的全反射条件推导如下:


根据以上公式推导可知,当已知光密介质厚度h和光密介质折射率n1,在测量出暗斑直径d的情况下,就能算出待测光疏介质的折射率n0

光学器件

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