基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪的制作方法

本实用新型属于介质折射率测量装置技术领域，具体涉及一种基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪。

背景技术：

目前实验室所使用的某些透镜、棱镜等透明介质因使用年代久，器件的性质发生变化或者信息丢失。因不知器件相关参数，所以无法将其放置到正确的位置，导致很多实验不能正常进行，性质数据丢失的器件也就被遗弃。本实用新型设计的实验装置可以通过检测光学元件的折射率来确定器件的相关特性。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单且测量准确的基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪，该介质折射率测量仪在科研工作过程中提供了一种便携式测量工具，能够对未知折射率的均匀透明介质的折射率进行快速准确测量。

本实用新型为解决上述技术问题采用如需爱技术方案，基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪，其特征在于包括小型光学平台及沿光路传输方向依次设置于小型光学平台上的氦氖激光器、偏振片i、透镜、反射镜i、扩束透镜、准直透镜、偏振片ii、分光棱镜和ccd传感器，分光棱镜的相邻侧分别设有与分光棱镜相对的反射镜ii和反射镜iii，反射镜iii与分光棱镜之间设有待测透明介质，ccd传感器通过线路与计算机电性连接，用于将ccd传感器采集的干涉信号传输至计算机进行图像显示。

优选的，所述氦氖激光器通过激光器可调支架装配于小型光学平台上，所述透镜通过透镜可调支架装配于小型光学平台上，所述扩束透镜通过扩束透镜可调支架装配于小型光学平台上，所述准直透镜通过准直透镜可调支架装配于小型光学平台上，所述分光棱镜通过分光棱镜可调支架装配于小型光学平台上，所述ccd传感器通过ccd传感器可调支架装配于小型光学平台上，所述反射镜ii通过反射镜ii可调支架装配于小型光学平台上，所述反射镜iii通过反射镜iii可调支架装配于小型光学平台上，所述待测透明介质通过待测透明介质可调支架装配于小型光学平台上，所述氦氖激光器、扩束透镜、准直透镜及反射镜i、反射镜ii和反射镜iii的中心光轴等高共线。

优选的，所述小型光学平台的四周均装配有装置外壳。

优选的，所述氦氖激光器发出的光束经过由两个焦距适当的凸透镜组成的扩束准直系统，将光束进行适当的扩束后再进行准直形成一束较宽的平行光，平行光照射分光棱镜分成两束垂直传播的相干光，这两束传播方向互相垂直的平面波分别经两个反射镜反射之后，其中一束光经过待测透明介质，两束光再次经过分光棱镜调制成方向相同的两束相干光，在特定位置发生干涉现象，通过调节待测透明介质与光线的夹角，即可计算出待测透明介质的折射率。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型光路结构简单，容易搭建与调节，方便进行演示和讲解；

2、本实用新型采用氦氖激光器且在小型光学平台上进行实验，整套设备轻巧易于携带、运输，可以在不同场合进行演示实验；

3、本实用新型利用电荷耦合器件图像传感器ccd采集干涉信息，并利用观测软件对干涩图样进行处理，使得干涉结果清晰，利于观察，演示效果较好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的工作原理图。

图中：1-氦氖激光器，2-偏振片i，3-透镜，4-反射镜i，5-扩束透镜，6-准直透镜，7-偏振片ii，8-反射镜ii，9-待测透明介质，10-反射镜iii，11-ccd传感器，12-计算机，13-线路，14-分光棱镜，15-激光器可调支架，16-透镜可调支架，17-扩束透镜可调支架，18-准直透镜可调支架，19-ccd传感器可调支架，20-分光棱镜可调支架，21-发射镜ii可调支架，22-待测透明介质可调支架，23-反射镜ii可调支架，24-装置外壳，25-小型光学平台。

具体实施方式

结合附图详细描述本实用新型的技术方案，基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪，包括小型光学平台25及沿光路传输方向依次设置于小型光学平台25上的氦氖激光器1、偏振片i2、透镜3、反射镜i4、扩束透镜5、准直透镜6、偏振片ii7、分光棱镜14和ccd传感器11，分光棱镜14的相邻侧分别设有与分光棱镜14相对的反射镜ii8和反射镜iii10，反射镜iii10与分光棱镜14之间设有待测透明介质9，ccd传感器11通过线路13与计算机12电性连接，用于将ccd传感器11采集的干涉信号传输至计算机12进行图像显示。

本实用新型所述氦氖激光器1通过激光器可调支架15装配于小型光学平台25上，所述透镜3通过透镜可调支架16装配于小型光学平台25上，所述扩束透镜5通过扩束透镜可调支架17装配于小型光学平台25上，所述准直透镜6通过准直透镜可调支架18装配于小型光学平台25上，所述分光棱镜14通过分光棱镜可调支架20装配于小型光学平台25上，所述ccd传感器11通过ccd传感器可调支架19装配于小型光学平台25上，所述反射镜ii8通过反射镜ii可调支架21装配于小型光学平台25上，所述反射镜iii10通过反射镜iii可调支架23装配于小型光学平台25上，所述待测透明介质9通过待测透明介质可调支架22装配于小型光学平台25上，所述氦氖激光器、扩束透镜、准直透镜及反射镜i、反射镜ii和反射镜iii的中心光轴等高共线。

本实用新型所述小型光学平台25的四周均装配有装置外壳24。

本实用新型所述氦氖激光器发出的光束经过由两个焦距适当的凸透镜组成的扩束准直系统，将光束进行适当的扩束后再进行准直形成一束较宽的平行光，平行光照射分光棱镜分成两束垂直传播的相干光，这两束传播方向互相垂直的平面波分别经两个反射镜反射之后，其中一束光经过待测透明介质，两束光再次经过分光棱镜调制成方向相同的两束相干光，在特定位置发生干涉现象，通过调节待测透明介质与光线的夹角，即可计算出待测透明介质的折射率。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型提供了一种基于泰曼格林测量系统的介质折射率测量仪，包括小型光学平台25及设置于小型光学平台25上的氦氖激光器1、扩束准直系统、分光棱镜、反射镜和ccd传感器即电荷耦合器件图像传感器ccd，小型光学平台25的上方装配有激光器可调支架15，氦氖激光器1装配于激光器可调支架15上，小型光学平台25中间位置靠近氦氖激光器1的一侧装配有扩束透镜支架17，扩束透镜5装配在扩束透镜可调支架17上，小型光学平台25上靠近扩束透镜5的一侧装配有准直透镜可调支架18，准直透镜6装配在准直透镜可调支架18上，小型光学平台25上靠近准直透镜6的一侧装配有分光棱镜可调支架20，分光棱镜14装配在分光棱镜可调支架20上，在分光棱镜14前方和左侧分别装配反射镜ii8和反射镜iii10，两个反射镜分别装配在反射镜ii可调支架21和反射镜iii可调支架23上，在分光棱镜14与左侧反射镜iii10之间通过待测透明介质可调支架22装配均匀待测透明介质9，分光棱镜14后方的小型光学平台25上通过ccd传感器可调支架19装配ccd传感器11，氦氖激光器1、扩束透镜5、准直透镜6以及反射镜i4的中心光轴等高共线，小型光学平台25的四周均装配有装置外壳24。

本实用新型在使用过程中，氦氖激光器发出的光束经过由两个焦距适当的凸透镜组成的扩束准直系统，将光束进行适当的扩束后再进行准直形成一束较宽的平行光，平行光照射分光棱镜分成两束垂直传播的相干光，这两束传播方向互相垂直的平面波分别经两个反射镜反射之后，其中一束光经过待测透明介质，两束光再次经过分光棱镜调制成方向相同的两束相干光，在特定位置发生干涉现象，通过调节待测透明介质与光线的夹角，即可计算出待测透明介质的折射率。该测量仪可精确测量均匀透明介质的折射率，解决了未知介质的折射率测量难题。

本实用新型的小型光学平台上通过可调伸缩支架固定安装有氦氖激光器，氦氖激光器前放置有一个透镜将激光发出的光束的变成平行光束，经第一个反射镜折转光路后光束通过由两个焦距适当的凸透镜组成的扩束准直系统，将光束进行适当的扩束后再进行准直，这样使相干光束的宽度扩大。分光棱镜也通过可调伸缩支架固定在光学平台上，光束经过分光棱镜分成两束传播方向互相垂直的平面波，这两列波经反射镜反射之后具有特定光程差，在特定位置发生干涉现象，最后用电荷耦合器件图像传感器ccd呈接干涉图样，ccd末端连接到计算机终端可观察到清晰的图样。将待测透明介质置于反射镜与分光棱镜之间，在已知透明介质厚度的情况下，通过改变待测透明介质与光线之间的夹角α，根据公式：

（其中△为两光束光程差，α为透明介质旋转角度，n为透明介质折射率）计算透明介质的折射率。此式表明，当△＝kλ时，透明介质α旋转角度后，将引起等厚条纹整体移动ｋ条。通过两次透明旋转介质旋转不同的角度，并记录下每次等厚条纹的整体移动量，解出由上式建立的方程组，即可求得待测透明介质的折射率。

综上可得，本实用新型通过设置扩束准直系统、分光棱镜、透明介质与光线的夹角和电荷耦合器件图像传感器ccd，该测量仪基于泰曼格林干涉原理，搭建了新颖的光路结构，解决了科研工作中对于未知透明均匀介质折射率的测量难题，且该测量仪将所有的光学元件集中在一个小型光学平台上，精简了实验结构，使实验原理简单明了，可以精确地测出待测透明介质的折射率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。