一种新型测量液体折射率的光学系统设计--《陕西师范大学》2011年硕士论文
一种新型测量液体折射率的光学系统设计
【摘要】：液体的折射率是研究液体光学特性的重要参数之一。液体折射率测量方法可以分为两种：一是几何光学法；二是波动光学法。不同测量方法对应的实验装置有所不同。几何光学法利用光的反射定律或折射定律测量待测液体折射率。几何光学法一般对仪器要求较低,操作较简单,在一般的实验条件下就能实现。波动光学法利用光的干涉和衍射现象,或者通过反射光或透射光的相位差、偏振态等测量液体的折射率。利用波动光学法测量液体折射率时对实验仪器和环境的要求较高,所以在一般的实验室里很难达到。
近年来,我们在研究静态液体表面光学效应的时候,发现了液体的遮光效应并利用这种效应测量液体折射率。用上述办法实现液体折射率的测量,存在两个明显的问题：一、必须有足够多的待测液体,而这个要求对于少数贵重液体来说是不太现实的。二、由于受周围环境振动的影响,使液体表面晃动,严重影响测量结果。为了克服以上缺陷,我们利用液体薄膜的遮光效应来测量液体折射率在理论上分析了液体薄膜遮光图样产生的条件及机理,得到了液体折射率与遮光半径之间的解析关系,建立了测量液体折射率测量的新方法及实验装置。实验上观察到清晰的薄膜遮光图样。在实际测量中,对遮光半径用两种不同的方法进行读数,一种是直接通过读数系统直接读取薄膜遮光图样的直径,带入理论公式求得待测液体的折射率；另一种是通过用CCD采集实验图样,再把其图样输入计算机进行智能化扫描处理,同样也得到了待测液体的折射率。两种测量结果与公认值均吻合较好。该装置设备简单,稳定性高,操作方便。且实验所用液体样品量少,并可实现对液体折射率的实时、全自动化测量。根据已成熟的实验原理和方法,为了推广这种测量液体折射率的新方法,我们申请了该方面的专利——基于全反射光阑效应的液体折射率测量方法。该专利已成功获得审批,为了尽早实现该方面理论成果的转化,本文首次设计出了利用液体薄膜遮光效应法测量液体折射率的光学系统。
本文的主要内容：
1.综述了测量液体折射率的常见实验方法、原理和测量装置,并讨论了各自测量方法的优缺点。
2.分析了液体薄膜遮光效应法测量液体折射率的原理,建立了实验装置,提出两种读数方法：手动读数法和自动化读数法。
3.对液体薄膜遮光效应法测量液体折射率的光学系统进行了设计,根据设计要求确定了该光学系统所需六个部件及其参数。
本文的主要结论：
选用了合适的光源,设计出聚焦单透镜,选定建立液体薄膜的光学玻璃组,设计出了适合该光学系统的摄像镜头,最后并为此光学系统选择了CCD作为图像传感器。首次设计出了利用液体薄膜的遮光效应测量液体折射率的光学系统。
【关键词】：
【学位授予单位】：陕西师范大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TH74【目录】：
摘要3-5Abstract5-9第一章 绪论9-19 1.1 液体折射率测量方法9-17
1.1.1 几何光学法9-13
1.1.2 波动光学法13-17 1.2 本论文要解决的问题17-19第二章 利用液体薄膜遮光效应测量液体折射率19-23 2.1 实验装置和实验结果分析方法19-21 2.2 液体薄膜遮光效应测量液体折射率的实验装置分析21-23第三章 光源的选择及聚焦单透镜的设计23-33 3.1 光源的选择23-26
3.1.1 现有光源及其对比23-25
3.1.2 光源的选择要求25-26 3.2 聚焦单透镜的设计26-33
3.2.1 光学设计软件和聚焦透镜的设计26-28
3.2.2 聚焦透镜的设计28-33第四章 图像传感器的选择33-37 4.1 CCD简介及性能33-34 4.2 CMOS简介及性能34-35 4.3 图像传感器的确定35-37第五章 光学玻璃的选择37-43 5.1 光学玻璃牌号分类和命名37-38
5.1.1 光学玻璃牌号分类37
5.1.2 光学玻璃牌号命名37-38 5.2 光学性能38-40
5.2.1 色散和阿贝数38-39
5.2.2 折射率温度系数(△n/△T)39
5.2.3 光吸收系数39-40 5.3 毛玻璃40-41 5.4 光学玻璃的选择要求及组合41-43第六章 摄像镜头的设计及优化43-53 6.1 摄影物镜镜头的基本参数43-45 6.2 摄影镜头参数的确定45-46 6.3 像差及其优化后分析46-53第七章 整体光学系统分析53-59 7.1 光学系统总照度分析53-56
7.1.1 单聚焦透镜引起的光照度损失54-55
7.1.2 光学玻璃组合引起的光照度损失55-56
7.1.3 摄像物镜引起的光照度损失56 7.2 光学系统整体外形尺寸56-59结论59-61参考文献61-65致谢65-67攻读硕士学位期间科研成果67
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精密热成型光学玻璃透镜的折射率场偏差及矫正方法研究.pdf133页
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中国科学技术大学
博士学位论文
精密热成型光学玻璃透镜的折射率场偏差及矫正方法研究
姓名：赵玮
申请学位级别：博士
专业：精密仪器及机械
指导教师：沈连;Allen Yi
光学玻璃透镜精密热压成型工艺是一门新兴的精密光学玻璃元件制作工艺。
它不仅具有高效率、低成本、对环境友好、适合生产精密非球面镜等优点，而且，
由于其模具具有极高的形貌精度和表面精度，使得成型后的透镜无需再经过抛光
处理等工艺就可以直接使用。因此，该工艺近年来越来越多地受到研究者和工业
界的关注。
玻璃材料的物理属性在热压过程中会发生变化，从而对热压成型透镜的光学
性能造成。‘定的影响。本文采用实验和与仿真研究相结合的方法，就透镜的精密
热压成型工艺对透镜在精密热成型过程中的折射率和密度变化规律、产生机理及
其对光学系统所造成的影响进行了深入研究，最后还探索了精密热成型透镜折射
率偏差的矫正方法。
为了探索精密热处理透镜的内部折射率场的分布规律，本文在在精密热成
型炉中开展了多种条件下的精密热处理实验，得到了一批不同热处理条件下的玻
璃样品。研究并实现了对玻璃透镜折射率场的无损测量方法，引入计算机断层扫
描重建 Computed
Tomography，CT 技术的基本原理，获得了透镜的三维折
射率场分布信息。
研究中，搭建了基于Mach-Zehnder干涉仪的光学测量系统
正在加载中，请稍后...位相补偿法测量双折射样品的折射率差--《哈尔滨师范大学自然科学学报》2002年06期
位相补偿法测量双折射样品的折射率差
【摘要】：本实验介绍利用物理学院自制的光学双稳、非稳、混沌及动力学存储系统,测量双折射样品的微小位相差及折射率差的实验.
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：O482.4【正文快照】：
1 铌酸锂的一次电光效应 这个实验我们利用铌酸锂晶体的一次电光效应原理,通过对其电光效应的分析我们知道在晶体上加上电压以后,单轴的铌酸锂晶体变成双轴的.感应轴z’,/与z,y成45。.折射率为 1 . 以J-=,zo+寺,ljy22E, 1 . 玎y·=门。一音拧;厂22E, (1) 刀:’=刀P我们看到一,
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掠入射法测量液体折射率实验现象分析
摘　要：掠入射法是基于全反射定律,采用几何光学原理来测量液体折射率的一种方法。文中对掠入射法测量透明液体折射率实验中出现的干涉条纹进行了定量分析,认为在分光计望远镜中观察到的干涉条纹是光线进入辅助透镜和直角棱镜间被测薄液膜干涉形成的,通过定义干涉条纹疏密度,对于薄膜引起的光程差与干涉明纹（或暗纹）间距两者间的关系进行讨论,其讨论的结果与实验结果一致。}