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液体折射率的精确测量在化工、医药、食品、石油等工业部门和高校实验中都有重要意义。测定液体折射率有多种不同的方法,然而,这些测量方法分别存在待测参数多;待测样品需要量较大;待测样品在开放或半开放状态下测量(即不利于有毒、有刺激性气味、易挥发、易吸水等液体的测量);对测量装置的要求高等局限性。在本文所述的研究工作中,我们将提出采用玻璃毛细管吸入极少量的待测液体后组成的一个共轴球面光学系统,来精确测量微量液体折射率的新方法——焦点法。这种方法基于共轴球面光学系统的成像原理,通过读数显微镜对吸入待测液体后毛细管的焦点位置进行单一参数的测量,进而计算出待测液体的折射率。该方法具有待测液体用量极少、使用的设备简单、操作方便和折射率测量精度高的特点,适用于透明或半透明微量液体折射率的精确测量,同时还可以用于圆柱形透明介质材料色散的研究。
本文主要工作如下:
1、用焦点法精确测量液体折射率的实验研究。用此方法测量了纯水、乙醇、乙二醇、丙三醇的折射率,各种待测样品的需要量小于0.002ml;对纯水和乙醇样品,折射率测量精度优于0.0003;对乙二醇和丙三醇样品,折射率测量精度优于0.0007。选用适当的毛细管参数,可以进一步提高这种测量方法的测量精度,扩展折射率的测量范围。该方法具有待测液体用量极少、使用的设备简单、操作方便和折射率测量精度高的特点。本文对实验测量误差以及进一步提高测量精度作了详细的分析和讨论。
2、用焦点法测量熔融石英柱材料色散的实验研究。用此方法在436、500、560、620和680 nm可见光波长上测量熔融石英柱的材料色散。通过对两种不同外径的石英柱进行测量,观察在相同的可见光波段内,外径较大的石英柱有较高的折射率灵敏度,能够插入多块单色滤光片,进行石英柱折射率的精确测量。
3、借助VB语言对共轴球面光学系统成像的真实实验进行了模拟,并用绘图命令绘出平行光通过光学系统后汇聚的焦点位置一维图样,该模拟程序对理论和实验研究作了较好的补充。