棱镜全反射法测量液体与生物组织折射率的实验研究

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液体及生物组织的折射率是重要的光学参数,借助折射率可以进一步研究物质的光学性能、密度及浓度等性质,折射率还与热光系数等一些其它参数密切相关。因此,液体和生物组织折射率精确测量在光学、化学及生物医学等专业研究有广泛及重要的应用。  全反射原理测量液体折射率具有精确度高及重复性好等特点,不但可以测量强散射半透明的液体材料折射率,而且适合于强散射的生物组织样品。其具体实现技术及装置有多种。本文根据全反射测量折射率的原理,采用光波导测试实验系统,通过棱镜耦合与全反射,精确获取液体或生物组织的全反射临界角,经公式计算得到被测样品的折射率。主要完成如下研究工作:  1、综述了适合于液体及生物组织折射率测量的常用方法;  2、介绍了棱镜全反射测量液体或生物组织折射率的基本原理及过程;  3、基于光波导实验系统,组建了棱镜全反射法测量液体折射率的实验平台。该系统测量折射率精度达0.0004;  4、设计及制作了棱镜耦合样品池,为测量液体折射率创造了条件;  5、测量了碳酸钠、碘化钾等固体溶剂溶液的折射率与其质量浓度的关系曲线。实验表明:随质量浓度增加,溶液折射率变大,基本呈正比关系;  6、测量了冰醋酸与酒精溶液的折射率与其体积浓度的关系曲线,得到相应的拟合关系方程。实验表明:冰醋酸水溶液和酒精水溶液的折射率与体积分数均不存在简单的线性关系,而是呈现出类抛物线型的变化关系曲线,开始体积分数随折射率的增大而增大,但在某一中间体积分数处折射率有一最大值。冰醋酸在体积分数为90%附近存在最大折射率,酒精在体积分数为80%附近存在最大折射率。  7、测量了酒精与冰醋酸溶液的折射率与温度的定量关系。实验表明,随溶液的温度升高,折射率减少,呈反比关系。  8、精确测量了猪肝、鸡肉、鸡蛋黄等强散射组织的折射率,结果与参考文献值基本一致。棱镜全反射法适合于测量强散射生物组织的折射率,有实际应用价值。
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