玻璃微珠高折射率的测定及其分布
(重要)高折射率玻璃微珠的研究和应用
根据干福熹的理论研究和各种氧化物在玻璃中 的作用，确定玻璃组成如表１所示。
率较高，能适当提高玻璃的耐碱性，但ＺｎＯ含量过
表１玻璃化学组成
Ｗ／％
注：玻璃折尉翠是用Ｖ－棱镜测量的ｏ １．２玻璃性能分析
在试验中，ＢａＯ由碳酸钡和硝酸钡引入，除 ＺｒＯ：外，其余氧化物均由工业原料引入。将各种原 料按照设计的玻璃组成，准确称量搅拌均匀后，置于 白金坩埚中熔化４０ ｍｉｎ，倒人模具中成形。 １．２．１玻璃折射率的影响因素
图３玻璃微珠回归反射图
当人射角Ｃ≠Ｏ时，发生回归反射条件可根据 折射定理：
，ｚ。ｓｉｎ Ｃ＝ｎｓｉｎ ｂ，由于，ｌ。＝１，所以ｓｉｎ Ｃ＝ ｎｓｉｎ ｂ。由光学理论得出Ｃ＝２ｂ，所以玻璃微珠折射 率丸＝２ｃｏｓ ｂ。从光学原理中我们知道，Ｃ≤９０。。也 就是６≤４５４。因而只有当ｎ≥√２时，玻璃微珠才会 发生回归反射现象，但这时由于反射光线不能集中 在一个小的角锥内，玻璃微珠的回归反射现象不太 明显。而靠近光轴的光束经折射率蹿≥√２的玻璃微 珠折射后随折射率不同而有３种聚焦情况：
】２４
万方数据
是通过加热后，它从四面体转变成八面体，引起玻璃
的快速析晶。
高折射率玻璃都有一个很大的析晶温度范围，
析晶温度在７００～１ １５０℃，随着温度的不同，玻璃
的析晶速度也有很大的区别。在７００℃时加热数
１０ ｍｉｎ后，玻璃才开始析晶，在９００～１ ０００℃时，玻
璃经过很短的加热后，就已经全部变成晶体。所以
收集器中，气体和玻璃颗粒分离。成珠工艺如图１
所示。
ｇＨＳ
图１成珠工艺
建材世界
２００９年第３０卷第２期
１．４试验结果 我们在试验中通过对加料方式、烧嘴的燃烧状
高折射率玻璃微珠技术研究
TiO2—BaO—SiO2系统高折射率玻璃微珠的研制摘要：以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统，采用X射线衍射、梯度炉、光学显微镜等测试手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
结果表明，TiO2—BaO—SiO2玻璃系统随着TiO2／BaO摩尔比的增大，析晶倾向增大，所制得的玻璃微珠通过固体介质熔融比较法测得2．0<nD<2．1。
关键词：TiO2—BaO—SiO2系统；玻璃微珠；高折射率高折射率(nD≥1．9)玻璃微珠是制造回归反光新型光学功能复合材料的核心。
回归反光材料是由高折射率玻璃微珠、反光衬底材料、耐候性高分子树脂及高性能胶粘剂组成的复合型贴膜材料。
随着我国对基础设施建设投资力度的加大，尤其是西部大开发战略的实施，回归反光材料的需求量越来越大。
目前国内使用的贴膜材料几乎全部是从美国3M公司进口。
高折射率玻璃微珠在我国只有少数厂家采用铂金坩埚熔融法生产，其产品技术参数很不稳定，且设备投资大、耗能高、成品率低，难以大规模批量生产。
所以，深入研究高折射率玻璃微珠的化学组成、成型方法以及性能参数的测定评价等，对于完善高折射率玻璃微珠的生产工艺，提高产品质量及降低成本等，在我国具有非常重要的意义。
本文以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统，采用X射线衍射、光学显微镜等手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
1 实验部分实验中TiO2、BaCO3和SiO2等均采用分析纯试剂。
将各种原料按照一定的配比，称量混合均匀后，在刚玉坩埚中熔化并保温一定时间，将熔融液迅速倒入水中进行淬冷，得到的玻璃粉采取两种方式成珠。
采用日本理学D／max 2200 X射线衍射仪进行物相分析。
利用梯度炉测定玻璃析晶温度范围，成珠后的样品采用德国Leitz Laborluxl2 POL型光学显微镜进行玻璃微珠的失透、珠径和圆整度的观察。
2 分析与讨论2．1 玻璃微珠组分的确定nD＝1．93时球状透明体的焦距恰在球体的表面，此时作成的反射膜回归反射性能最好。
玻璃的折射率测量实验方法与数据处理
玻璃的折射率测量实验方法与数据处理折射率是衡量光在介质中传播速度变化的指标，也是评估材料光学性质的重要参数之一。
在材料科学和光学研究中，准确测量折射率对于理解光与物质相互作用的机理至关重要。
本文将介绍玻璃的折射率测量实验方法与数据处理。
一、实验方法1. 原理说明玻璃的折射率可以通过测量入射光线在空气与玻璃之间的折射角和折射光线在玻璃与空气之间的折射角，利用斯涅尔定律计算得出。
对于一束从空气垂直入射到玻璃表面的光线，其入射角为i，折射角为r。
根据斯涅尔定律，有折射定律的表达式：n1*sin(i) = n2*sin(r)。
其中，n1为空气的折射率（近似为1），n2为玻璃的折射率。
2. 实验装置为了测量玻璃的折射率，我们需要以下实验装置：- 一束光源- 一个可转动的望远镜和刻度盘- 一块平面玻璃样品- 一个角度测量装置3. 实验步骤（1）将光源对准玻璃表面，使光线垂直入射。
（2）通过调节望远镜和刻度盘的角度，将望远镜准确对准折射光线的方向。
（3）记录入射角和折射角的数值。
（4）重复实验多次，取平均值以提高测量结果的准确性。
二、数据处理为了得到准确的玻璃折射率，我们需要对实验数据进行处理。
1. 数据处理方法（1）计算入射角的正弦值sin(i)和折射角的正弦值sin(r)。
（2）利用斯涅尔定律的公式，根据测得的sin(i)和sin(r)计算折射率n2：n2 = n1 * sin(i) / sin(r)。
2. 典型数据示例为了更好地理解数据处理方法，我们给出一个典型的数据示例。
假设我们测量的入射角为30°，折射角为20°。
代入斯涅尔定律的公式中，可以得到玻璃的折射率。
n2 = 1 * sin(30°) / sin(20°) ≈ 1.5三、结果与讨论通过实验方法和数据处理，我们得到了玻璃的折射率。
玻璃的折射率值通常与材料类型和成分有关。
不同类型的玻璃具有不同的折射率，而且随着光的波长变化，折射率也会有所不同。
玻璃微珠的几何参数测定及其分布
玻璃微珠的几何参数测定及其分布
陈显求;周学林
【期刊名称】《玻璃与搪瓷》
【年(卷),期】1989(000)001
【摘要】一、前言决定高折射率玻璃微珠的质量有两类相当重要的参数,(1)必须大量地、逐个地精确定微珠的折射率,以确定代表试样群体的平均折射率及其分布;(2)大量地、逐个地精确测微珠的尺寸参数和形状参数,以衡量微珠群体试样的几何学质量。
第一类参数的确定已满地解决,对于第二类参数,我们测定了低折射率微珠的体视学参数及其分布。
【总页数】1页(P1)
【作者】陈显求;周学林
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.112
【相关文献】
1.中空玻璃微珠粒度分布与填充聚丙烯冲击断裂能的灰色关联分析 [J], 吴成宝;梁基照
2.中空玻璃微珠粒度分布分形特征及其与空隙率关系的研究 [J], 吴成宝;段百涛
3.中空玻璃微珠粒度分布与填充聚丙烯MFR的灰色关联分析 [J], 梁基照;吴成宝
4.中空玻璃微珠粒度分布与填充聚丙烯力学性能的灰色关联分析 [J], 吴成宝;梁基
照
5.髋关节的几何参数测定 [J], 薛文东
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测定玻璃折射率课件
临界角测量
使用临界角方法测量玻璃折射率 时，需要将样品放置在支架上， 通过望远镜观察并调节光线角度
，找到临界点。
精度控制
为了获得更精确的折射率数值， 需要多次测量并取平均值。
使用掠入射法测定玻璃折射率
掠入射原理
当光线以很小的角度从玻璃表面 入射时，光线的折射角接近90度
，此时测量折射角比较方便。
阳能电池等领域。
06
参考文献与附录
参考文献
参考文献1 参考文献3
参考文献2 参考文献4
附录
附录1
实验报告模板
附录3
数据记录表格
附录2
实验操作视频
附录4
实验安全须知
THANKS
感谢观看
实验结果的影响。
展望与建议
拓展实验方法
可以尝试使用其他方法来测量 玻璃的折射率，如使用干涉仪
等。
增加实验样品
可以选取不同类型、不同折射 率的玻璃样品进行测量，以验 证实验结果的准确性。
深入研究原理
可以进一步探讨光的折射、反 射等现象的原理，以及它们在 不同介质之间的相互作用。
实际应用价值
可以探讨玻璃折射率在实际应 用中的价值，如光学器件、太
测定玻璃折射率课件
目 录
• 折射率概述 • 测定折射率的方法 • 实验原理及步骤 • 实验结果与讨论 • 实验结论与展望 • 参考文献与附录
01
折射率概述
定义与意义
折射率定义
折射率是描述光在介质中传播速 度减慢程度的物理量，表示光从 一个介质进入另一个介质时发生 折射的能力。
折射率的意义
折射率是光学材料的重要参数之 一，可以反映材料对光的折射、 吸收和传播等特性。
关于玻璃微珠折射率的测试实验
关于玻璃微珠折射率的测试实验1 玻璃珠折射率跟反光強度還有回歸反射係數還有逆反射係數之間的關係關聯折射率测量光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。
材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。
折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。
折射率与介质的电磁性质密切相关。
根据电磁理论，εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。
折射率还与波长有关，称色散现象。
光由相对光密介质射向相对光疏介质。
且入射角大于临界角。
即可发生全反射2 折射率能用那種儀器直接測出來或是那種方式本实用新型涉及测量领域，具体涉及一种折射率测量仪，该折射率测量仪，包括：光源组件、装载平台、一个以上的折射光接收器、电子处理模块；所述光源组件位于所述装载平台的一侧，用于向待测物发射光；所述装载平台用于装载待测物，所述待测物用于接收所述光；所述一个以上的折射光接收器位于所述装载平台的另一侧，用于接收所述光经过待测物折射后的折射光、记录所述折射光的投射位置；所述电子处理模块用于根据投射位置计算出待测物的折射率ｎｘ。
本实用新型能够提高折射率测量仪的测量范围。
新型玻璃折射率测试仪1、一种玻璃折射率测定仪，包括平板(1)、玻璃砖(2)，其特征在于所述的平板(1)尺寸为32—8开纸大小，其上表面粘一尺寸与平板(1)相等的0.5~6mm厚的软板(3),平板(1)中间设一凹槽(4)，下面设一使平板水平放置的支撑(5)，凹槽(4)中置一上表面与平板(1)的上表面在同一水平面上的磁铁(6)，下表面粘贴一薄铁片(7)的玻璃砖(2)置于软板(3)上。
2、如权利要求1所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)，凹槽(4)和支撑(5)是塑料材料或木材的任一种。
3、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)、凹槽(4)和支撑(5)是成型为一体的塑料制品。
4、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的乎板(1)、凹槽(4)和支撑(5)均采用木材，凹槽(4)的底面是直接与凹槽(4)固定连接或者是固定连接于支撑(5)上的底板的任一种方式。
物理实验方案--玻璃折射率的测定
玻璃折射率的测定一、实验任务：测定玻璃折射率二、要求：实验前认真查阅资料，要求设计6种以上测量方法，画出相应的原理图，写出实验设计方案。
三、实验方案㈠作图法测玻璃的折射率“插针法”测玻璃的折射率是中等物理教学中传统的实验方法，由于大头针有一定粗细，在不太长的距离内其粗细无法忽略，加之插针时由于木板或桌面较硬，难以保证针与纸面垂直，常常产生针位偏移，这将直接影响观测的准确性，导致实验结果误差较大。
受教学参考读物的启示，现提出作图法供参考。
实验器材玻璃砖、三角板、圆规、铅笔、白纸。
实验步骤1．在白纸上画直线作入射界面，如图1所示，过上的一点作界面的法线，并画有向线段作入射线，则为入射角；2．将玻璃砖放在纸上，使其一边与界面重合，再在玻璃砖另一侧放一三角板，使三角板的一个角紧靠玻璃砖的另一界面，透过三角板的边观察入射线，并调整三角板位置使边与线起来成一条直线，如图1所示，用铅笔尖记下角的顶点位置，移走玻璃砖作有向线段，即为在玻璃砖中的折射线，折射角，如图2所示：3．以为圆心，单位长为半径，用圆规作单位圆交的延长线于，用三角板过作的垂线交于，如图3所示，则长度就是玻璃的折射率的数值。
实验结果分析∵，又，∴。
作图法所用材料学生可自备，学校仅提供玻璃砖即可，对基层学校可在教室中完成实验，又可免去查表与计算。
㈡插针法实验原理：光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转，而出射光线与入射光线平行。
由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径，而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径，从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i和在玻璃砖内的折射角i′，由n＝sini／sini′即能求出玻璃的折射率。
实验仪器：玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。
实验步骤：1．插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。
最新实验一测定玻璃的折射率PPT课件
5～10 cm .
⑤观察白光的干涉条纹．
⑥在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条 纹．
(2)测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手 轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动， 记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之 差即n条亮纹的间距． ③用刻度尺测量 双缝到光屏间距离l (d是已知的)．
一、实验“测定玻璃的折射率”
(一)实验目的
测定玻璃的折射率．
(二)实验器材
木板、白纸、 玻璃砖 、 大头针 三角板、铅笔．
(三)实验原理
折射率公式n＝
sinθ1 sinθ2 .
、图钉、量角器、
(二)实验器材
双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双 缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头)、刻度尺．
*2.某同学在做测玻璃折射率的实验中，使用的是半圆 形玻璃砖，P1、P2、P3、P4是 按顺序插在软木板上的大头针，
如图所示．下述关于实验操作
中的做法，正确的是( BCD )
A．若任意选取P1、P2连线的方向和入射点A的位置， 都可以在圆弧右侧适当位置处插上第三个大头针，使 其同时挡住P1、P2的像 B．如果入射点A恰在玻璃砖圆心处，可不使用大头针 P4 C．可以用P1、P2连线作为入射光线，也可以用P4、P3 连线作为入射光线
(2)在所画的图上注明入射角 θ1 和折射角 θ2，并画出 虚线部分，用量角器量出 θ1 和 θ2(或用直尺测出线段 EF、 OE、GH、OG 的长度)．
(3)n＝ssiinnθθ12；(或因为 sin θ1＝OEFE，sin θ2＝GOHG，
玻璃折射率及测量方法
玻璃折射率及测量方法课程论丈题目：对玻璃折射率测走方法的探究班级：2010级物理学本科班姓名：_________ _学号: ___________________指导老师: _______________对玻璃折射率测定方法的探究摘要：通过不同的方法测定玻璃的折射率，在对实验现象观察的同时，比较不同的方法之间的区别，并将实验结果与真实值比较。
关键词：玻璃，分光计，顶角，偏向角，折射率。
引言：运用钠灯灯光或激光照射玻璃，通过观察折射或反射光的性质来确定玻璃的折射率。
实验方法：(―)最小偏向角法：1.实验仪器与用具：分光计，玻璃三棱镜，钠灯。
2.实验原理：(1)将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率力.测量原理见图1,光线a代表一束单色平行光, 以入射角Z投射到棱镜的曲面上，经棱镜两次折射后以X角从另一面射出来，成为光线仅经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线a和出射光线&延长线的夹角5来表示，&称为偏向角.由图1可知6 =(11—12)+(14—1$) =Il + l4 —此式表明，对于给定棱镜，其顶角A和折射率厂已定，则偏向角/随入射角N而变，5是久的函数(2)用微商计算可以证明，当1\ = 24或时，即入射光线£和出射光线方对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用久表sm -------- -示.此时，有N=〃2, G4+心/2,故” =-------- o用分光计测出棱镜・ Asm —2的顶角4和最小偏向角久，由上式可求得棱镜的折射率力.3.实验内容：3.1棱镜角的测定置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。
在棱镜的另外两侧分别找到狭缝像与竖直叉丝重合，分别记录此时分光计的读数岭,％飞，匕，望远镜的两位置所对应的游标读数之差为棱镜角A的两倍。
3.2最小偏向角的测定(1)将待测棱镜放置在棱镜台上，转动望远镜使能清楚地看见钠光经棱镜折射后形成的黄色谱线。
高折射率玻璃微珠折射率的测量
第30卷第6期 光 子 学 报 V o l130N o16 2001年6月 A CTA PHO TON I CA S I N I CA June2001 高折射率玻璃微珠折射率的测量3黄富泉 卢山鹰 王绍民(浙江大学物理系,浙江,杭州310028)摘 要 用激光作为测量光源,利用激光经玻璃微珠一次或多次内部反射后出射,形成最小偏转角的原理,对高折射率玻璃微珠折射率的测量进行了理论分析和实验测试1比较了不同内反射次数对测量精度的影响1该测量方法尤其适用于已在微珠列阵逆向反光膜上大量使用的、折射率位于118～214之间的高折射率玻璃微珠折射率的测量,较传统方法具有简便、快捷和安全的特点1经分析和对不同类型微珠样品的实测比较,获得了测量精度优于1%的结果1关键词 折射率测量;玻璃微珠;最小偏转角;彩虹法0 引言 玻璃微珠一般是指直径在Λm至mm之间的玻璃球体,它已在交通标志、反光膜和配合目标等方面得到广泛的应用11根据折射率的不同,玻璃微珠可分为折射率低于1170的低折射率微珠,折射率在1170～210之间的准高折射率微珠和n大于210的高折射率微珠1折射率是反映玻璃微珠光学质量的主要因素,如何对微珠折射率进行准确、安全和快捷简便的测量,一直是微珠制造和应用厂家迫切要求解决的实际问题1玻璃材料折射率的直接精确测量,大都是基于棱镜的最小偏转角法或全反射临界角法进行的,被测样品必须制成一定大小的精密棱镜才能进行测量1对不便于制作成精密棱镜的颗粒材料,浸液法是最为常用的折射率测量方法,其对低折射率材料是行之有效的,但对高折射率材料,由于浸液法所需的高折射率匹配液都有毒性,给测量带来很大的不便1对于高折射率玻璃微珠,通过制作棱镜的方法测量其折射率既费时又不能直接反映实际情况,由于成珠环境条件的不同,实际微珠的折射率往往与用同样材料熔成块材的折射率有差异1从几何光学角度考虑,光线入射至玻璃微珠内经一次或多次内反射后,在一定条件下可形成最小偏转角出射,通过测量最小偏转角,即可求得玻璃微珠的折射率1由于其与彩虹的形成原理类似,故该测量方法又称之为彩虹法1历史上,A iry 于1838年最早对彩虹的形成进行了解析的分析211975年,T1Yam aguch i提出了用一次彩虹形成的最小偏转角测量高折射率玻璃微珠的折射率3,取得了较为实用的结果11987年陈显求等人用显微干涉的方法测量玻璃微珠的折射率4,仍须用高折射率匹配材料辅助测量11997年F. Sarcinelli等人采用衍射分析的方法测量了微珠的折射率5,但测量精度不高11999年H.H atto ri 用一次和二次彩虹法分析测试了柱状玻璃管内液体折射率6,得到了很高的测量灵敏度(∃n=(±3～6)×10-7)1本文在改进一次彩虹法测量微珠折射率的基础上,提出了用二次彩虹法测量玻璃微珠的折射率的方法,并实测了几种不同微珠的折射率,得到了较好的结果,为玻璃微珠的研制和应用提供了一种实用快捷的折射率测量方法11 原理处理光波与均匀介质球相互作用的方法有三种:几何光学方法、衍射方法和M ie氏散射理论方法1M ie氏散射理论上严格,但其数学处理和3国防科技预研跨行业基金项目(995212111JW0403)和横向合作项目(I29901)收稿日期:2000211228数值计算都较复杂,而几何和衍射的方法具有直观和数学处理简便的特点,对常用的直径在50～500Λm 之间的玻璃微珠尚能给出有效的结果,本文以几何方法为基础并给合衍射结果进行分析1如图1,一束平行光从折射率为n 0的介质入射到折射率为n l 均匀透明玻璃球上,在其子午面内,光线经不同次数的内部反射后出射,出射光线相对入射光线的偏转角∆可表示为∆=2(Α-Β)+N (Π-2Β)(1)图1 光线经玻璃微珠的折射和反射F ig .1 R ay refracted and reflected by a glass bead利用斯涅耳定律sin Α=n sin Β(2)式中Α、Β分别为入射角和折射角,n 等于相对折射率n l n 0,N 为光线出射前在微珠内部的反射次数1利用式(1)、(2),可得当n <N +1时,∆存在如下极小值∆m in =N Π+2arcsin (N +1)2-n 2N (N +2)-2(N +1)arcsin 1n(N +1)2-n 2N (N +2)(3)相应的入射角为Α=n arcsin [(N +1)2-n 2] [N (N +2)](4)由此可知,当N =0时,不存在偏转角的极值1只有当N 大于等于1并满足条件n <N +1时,才存在偏转角的极小值1因此,在存在极值偏转角时,通过实验测得偏转角的最小值∆m in ,即可根据式(3)求得微珠材料的相对折射率值n ,该测量微珠折射率的方法称之为最小偏转角法,习惯上又称作为彩虹法,根据内反射次数的不同,可分别称作一次内反射最小偏转角法和二次内反射最小偏转角法等,或称作一次彩虹法和二次彩虹法等1通过式(3)对n 求导,可得最小偏向角∆m in 随折射率n 的变化率,即测量灵敏度,其数值结果如图2所示1由图中相应曲线可看出,随内反射次数的增加,相应同一折射率的测量灵敏度提高1考虑到衍射效应,出射光线形成的光场分布是一组衍射条纹1对此,可用M ie 氏理论数值模拟7、文献1中的爱里函数法以及基尔霍夫衍射积分原理进行数值模拟分析1我们基于衍射和实验结果对照分析,选择以衍射条纹强度峰值的外四分之一处为对应最小偏转角位置1图2 不同内反射次数测量微珠折射率的灵敏度比较F ig .2 T he comparison of m easuring sensitivityfo r different ti m es of inner reflecti on2 实验测试211 一次彩虹法对于一次内反射情况,折射率大于2时不存在最小偏向角,故不能用一次彩虹法对折射率大于2的微珠进行直接测量,因此,对折射率接近或大于2的高折射率微珠,必须选用折射率匹配介质使之相对折射率显著低于2时才能进行有效的测量,对常用的折射率在118～214范围内的玻璃微珠,我们选择纯净水作为折射率匹配介质,其相对633nm 和532nm 波长光的折射率分别为113315和1133501实际测量中将待测微珠样品加水装夹于两盖玻片之间(为减小测量误差,盖玻片以薄为好,本测量中选用的厚度为0117mm )1图3为实验测量装置及相应实测衍射图样1光源选用波长633nm 的基模H e 2N e 激光或波长532nm 的倍频N d :YVO 4激光1从激光器出射的激光经聚焦透镜聚焦于待测微珠上,经一次内反射后出射至测量屏上,根据最小偏转条纹位置以及微珠样品至测量屏距离即可求得出射角Η,并经盖玻片玻璃及匹配液面折射修正后算得最小偏转角∆m in ,进而由式(3)得到微珠相对折射率n ,最后求得微珠折射率n 11匹配液面引起折射可表示为sin Η=n 0sin (2Π-∆m in )(5)457 光子学报 30卷上式中已将空气折射率近似为11再参照图4,考虑盖玻片厚度对测量的影响,因盖玻片为平行平板,对出射光线只起平移作用,而对传播方向无影响1盖玻片厚度引起的出射光线平移量为∃R =d (tan Η-tan Η′)(6)式中d 为盖玻片厚度,Η和Η′分别是光线出射角和折射角1在本测量条件下,(盖玻片折射率约为1150,出射角Η小于60°),因盖玻片厚度引起的出射光线平移量∃R 小于盖玻片厚度d (0117mm ),故在本测量精度(1%)范围内对测量结果的影响可忽略1 图3 一次彩虹法测量装置和实测衍射图样 F ig .3 T he p ri m ary rainbow m ethod and itsexperi m entalpattern图4 盖玻片厚度引起出射光线平移F ig .4 Em erging ray sh ift by cover glass212 二次彩虹法二次彩虹法可用于最大折射率不超过3的微珠折射率的直接测量,故对常用的折射率在118～214范围内的玻璃微珠,可免去一次彩虹法中必需的折射率匹配液和盖玻片,实测装置和及相应实测衍射图样如图5所示,与一次彩虹法不同的是,测量屏置 图5 二次彩虹法测量装置和实测衍射图样 F ig .5 T he secondary rainbow m ethod and itsexperi m ental pattern于样品微珠后方,且入射激光聚焦光斑应小于样品微珠半径,微调微珠位置,使得出射衍射图样最强条纹最亮,此时入射光斑中心位置应处于相应最小偏转角的入射光线位置1根据测量衍射条纹半径R 和样品微珠至测量屏的距离L ,得到出射角Η=arctan (R L ),进而算得最小偏转角值∆m in =2Π-Η,再由式(3)求得微珠折射率值n 1为便于实际应用,我们经数值计算,将(Η,n )对应值列成数据表,测量中只需直接查对即可得到折射率测量结果13 结果分析实验中对四种微珠样品分别用532nm 和63218nm 两种激光进行测试,结果如表1所示,其中n D 是用线性插值法推算得到的相对钠黄光(Κ=58913nm )的折射,从中亦可看出材料的色散1 实验中的测量误差主要来自以下几个方面:1)微珠不圆度带来的误差1它是本测量方法的主要误差来源,故实际测量中要求微珠的圆度误差小于1%,并在用测量显微镜选择圆度好的样品微珠的同时,配合采取转动角度多次测量取平均值的方法来减小不圆度带来的影响12)入射光束非平行光及有限束宽带来的误差1由于实验中为减小入射光斑尺寸,采用了聚焦激光束,同时也带来了增大光束发射角的不利影响,使小尺寸微珠折射率的测量精度下降1故在测量表1 用彩虹法实验测试微珠样品的折射率并推算n D编号大小(目)测量方法n 5320n 6328n 53202n 6328n D140#—60#一119191.9070.01211912二119231191001013119152250#—300#一118891188001009118843250#—300#一212072118401023211944250#—500#一21194211760101821184 注:测量方法中的一、二分别指一次彩虹和二次彩虹法5576期 黄富泉等1高折射率玻璃微珠折射率的测量中光源要求用基模激光束,聚焦透镜的焦距不能太短(直径为1mm的激光束,透镜焦距一般应大于200mm)13)微珠内部折射率的不均匀性的影响1从观察测量中衍射条纹的同心性和圆整性上可判断样品微珠内部折射率的不均匀性,内部折射率不均匀的微珠其衍射条纹的同心性和圆整性均较差14)温度的影响1因实际玻璃材料的折射率温度系数为10-5 C°量级,故在本测量精度范围内的影响可忽略15)读数对准误差1对实际测量而言,最好的解决办法是用折射率已知的理想微珠校准确定16)微珠表面粗糙度的影响1表面粗糙会影响测量条纹的清晰度,从而降低测量精度,过度粗糙的表面甚至会造成失透而无法进行测量,故对测量样品要求表面光洁14 结论1)彩虹法测量玻璃微珠折射率具有简便、快捷和安全的特点,尤其适合于已广泛应用的直径在015～0105mm范围内的高折射率玻璃微珠折射率的测量,测量精度优于0101,基本满足实际生产和应用所需的测量要求1不足之处是不能测定折射率的内部分布12)二次彩虹法较一次彩虹法有更高的测量灵敏度,具有更大的适用范围,有利于大直径单颗高折射率微珠折射率的直接测量1对更高次数内反射的最小偏转角法,理论上有利于测量更高的折射率和具有更高的测量灵敏度,但由于出射光强度弱,一般不太采用13)对高折射率微珠的折射率的测量,二次彩虹法避免了一次彩虹法所必需的匹配液及盖玻片可能带来的测量误差,实现了高折射率玻璃微珠折射率的直接测量1参考文献1 W ang Shaom in,Zhao D aom u.M atrix Op tics.CH EP&Sp ringer,2000:Chap62 A iry G B.T rans.Cam b.Ph ilo s.Soc.6,1838:1413 Yam aguch i T.R efractive index m easurem ent of h igh refractive index glass beads.A pp ly Op tics,M ay,1975,14(5): 1111～11154 陈显求,方峻1玻璃微珠折射率的测定及其分布1玻璃与搪瓷,1988,16(1):1～45 Sarcinelli F,P izzoferrato R,Scudieri F.Study of the refractive index of m icro scop ic glass beads by ligh t2refracti on analysis.A pp ly Op tics,1997,36(34):8999～90046 H atto ri H.Si m ulati on study on refractom etry by the rainbow m ethod.A pp ly Op tics,1999,38(19):4037～40467 L ynch D K,Schw artz P.R ainbow and fogbow s.A pp lied Op tics,1991,30(24):3415～3420THE REFRACTIVE IND EX M EASURE M ENT OF H IGHREFRACTIVE IND EX G LASS BEAD SH uang Fuquan,L u Shanying,W ang Shaom inZ hej iang U niversity,H ang z hou,Ch ina310028R eceived date:2000211228Abstract A new m ethod fo r m easu ring the refractive index of glass beads is p resen ted.U sing a laser beam incidence fu lfills the conditi on of m in i m um deviati on and th rough one o r m o re ti m es inner reflec2 ti on,can be received the p ri m ary o r h igher o rder rainbow s w h ich relate to the refractive index of the glass beads.T he m ethod is p articu larly adap ted to m easu re the refractive index w ith in117～214of glass beads,and the featu res of th is m ethod are conven ien t,qu ick and safe.T h rough analyzed and com2 p ared w ith differen t experi m en t resu lts,the m easu ring accu racy is better than1%1Keywords R efractive index m easu ring;Glass beads;M in i m um deviati on angle;R ainbow m ethodHuang Fuquan w as bo rn in Zhejiang P rovince in1965.N ow he is a can2didate of Ph.D.in Zhejiang U n iversity.H is research in terests include op2tics,lasers and retro reflective fil m s.657 光子学报 30卷。
高折射率玻璃微珠直径和折射率测量
。）
＼八一３
根据Ａｉｒｙ积分，可以计算出一阶彩虹Ａｉｒｙ 峰角位置与折射率的关系以及相邻Ａｉｒｙ峰角位 置差与直径的关系。计算结果表明，一阶彩虹 Ａｉｒｙ峰随折射率增大而增大。Ａｉｒｙ角位置，特 别是Ａｉｒｙ峰间的间隔与直径关系密切，当直径 较小时，各Ａｉｒｙ峰间的间隔较大｝而当直径增 大，Ａｉｒｙ峰间的间隔减小，当粒子直径足够大 时，Ａｉｒｙ峰间的间隔相当小，这些Ａｉｒｙ峰角位
由于airy彩虹的间隔与球粒子直径有关而且这个关系式形式简单易于使用因此利用airy理论反演透明球形微粒的直径以及利用29wairy峰位置测量反演粒子折射率或粒子温度是当今光粒度测量的一个有效方法之一
第２９卷专刊
２００８年１２月
应用光学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ
Ｖ０１．２９ Ｓｕｐ． Ｄｅｃ．２００８
ｓｅｒ ｏｎ
ｖｅｒｙ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ｒｅｆｒａｃ—
ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｌａ—
ａ
ｒａｉｎｂｏｗ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ
ｅｒｒｏｒ
ｔｏ
ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
图６实验测得其归～化后的光强分布
玻璃微珠的折射率和直径，反演结果与微珠样品 的实测结果之间的误差在１％左右。该测量方法 较传统方法具有高效、简便和安全的特点，可在 玻璃微珠的生产和应用中实现准确的实时测量， 具有十分广阔的应用前景。
参考文献：
图７为利用Ａｉｒｙ理论模拟计算得到的均匀玻 璃微珠彩虹强度分布。由该图可知，Ａｉｒｙ峰角位 置为１５２．８０，１５６．６２，１５９．４１，１６１．７５。因此， 该彩虹测试系统可以对均匀玻璃微珠的彩虹强度 分布进行较为准确的测量。根据Ａｉｒｙ峰的角位置 以及峰值间隔，便可以反演得到均匀玻璃微珠的 折射率（，ｚ＝１．９２）和直径（Ｄ＝４５．０３肚ｍ）。与上述 测量结果比较，误差在１％左右。
高折射率玻璃微珠色散特性及影响
次彩虹法 便 ［３－４］ 是 一 种 基 于 艾 里 理 论 能 快 速 有 效 测
出微珠折射率的方 法，甚 至 在 测 量 折 射 率 渐 变 的 对
象时，彩虹法也是一种有效的方法［５］．但是由于 色 散
效 应 的 存 在 ，当 入 射 光 的 波 长 不 同 时 ，测 得 的 相 应 折
射率值也会发生变 化，而 对 高 折 射 率 玻 璃 微 珠 的 折
６２
光 子 学 报
４１ 卷
射角ｒ 的光线在折射率为ｎ 的玻璃微珠内经过ｋ 次
反 射 后 ，偏 向 角θ 可 以 表 示 为
θ＝ｋπ＋２ｉ－２ｒ（ｋ＋１）
（１）
几 何 最 小 偏 向 角θｍｉｎ可 以 表 示 为 ［７］
槡 θｍｉｎ＝ｋπ＋２ａｒｃｃｏｓ ｋｎ２２＋－２１ｋ－２（ｋ＋１）·
（ 槡 ） ｓｉｎ
回 归 反 射 光 线 的 能 量 主 要 集 中 在 ５°范 围 内 ．
关 键 词 ：玻 璃 微 珠 ；二 次 彩 虹 ；色 散 ；回 归 反 射
中 图 分 类 号 ：Ｏ４３６．３；ＴＱ１７１．７９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－４２１３（２０１２）０１－００６１－６
图 ３ 折 射 率 １．９３ 和 折 射 率 ２．２ 玻 璃 微 珠 二 次 彩 虹 图 Ｆｉｇ．３ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｒａｉｎｂｏｗ ｆｒｉｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｂｅａｄ
ｗｉｔｈ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｅｓ １．９３ａｎｄ ２．２
１期
吕 虎 ，等 ：高 折 射 率 玻 璃 微 珠 色 散 特 性 及 影 响
璃微珠 折 射 率 ）．对 于 均 匀 球 形 粒 子，最 小 偏 向 角
特高折射率玻璃微珠的制备及折射率测量方法
.
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.
1
期
李 金平
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成 世凡
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特 高 折射 率玻 璃 微珠 的 制 备 及 折 射 率 测 量方 法
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李金 平
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成 世凡 : 特 高折 射率 玻璃 微 珠的 制备 及折 射率 测 量方 法
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玻 璃微珠 吹制装 置
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( 大 连 理 工 大 学土 木 工 程 系 大 连 n 6 0
要
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特高 折射率 玻璃 微珠
. .
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以 近轴光 线成 像 的理
论为 基础 提 出 了用 光 学 显 微镜测 量玻 璃 微 珠折 射率 的 简便 方 法 . 4 均折射 率 为 2 7 ; 分析 和 讨 论 了测 量 方法 的误 差和 实用 性 关
玻璃微珠的几何参数测定及其分布
《玻璃微珠的几何参数测定及其分布》是一项重要的研究内容，它涉及玻璃微珠的几
何参数测量，以及它们的分布特征和普遍性。
玻璃微珠的几何参数包括直径、表面形状和粗糙度等，它们对玻璃微珠的性能有着重
要的影响。
由于玻璃微珠的结构和尺寸特征均具有复杂性，因此，准确测定玻璃微珠的几
何参数是一项非常复杂的工作。
采用像素分析仪和计算机辅助的方法，可以准确地测定玻璃微珠的几何参数，并可以
根据测定结果得出玻璃微珠的分布特征，从而评估玻璃微珠的普遍性。
此外，玻璃微珠的几何参数测定可以为研究其强度、热稳定性等性能提供重要的参考，从而提高玻璃微珠的质量。
综上所述，玻璃微珠的几何参数测定及其分布是一项重要的研究内容，它对玻璃微珠
的研究有着重要的意义，并为玻璃微珠的质量提供重要的参考。
关于玻璃微珠折射率的测试实验(Word)
关于玻璃微珠折射率的测试实验1 玻璃珠折射率跟反光強度還有回歸反射係數還有逆反射係數之間的關係關聯折射率测量光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。
材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。
折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。
折射率与介质的电磁性质密切相关。
根据电磁理论，εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。
折射率还与波长有关，称色散现象。
光由相对光密介质射向相对光疏介质。
且入射角大于临界角。
即可发生全反射2 折射率能用那種儀器直接測出來或是那種方式本实用新型涉及测量领域，具体涉及一种折射率测量仪，该折射率测量仪，包括：光源组件、装载平台、一个以上的折射光接收器、电子处理模块；所述光源组件位于所述装载平台的一侧，用于向待测物发射光；所述装载平台用于装载待测物，所述待测物用于接收所述光；所述一个以上的折射光接收器位于所述装载平台的另一侧，用于接收所述光经过待测物折射后的折射光、记录所述折射光的投射位置；所述电子处理模块用于根据投射位置计算出待测物的折射率ｎｘ。
本实用新型能够提高折射率测量仪的测量范围。
新型玻璃折射率测试仪1、一种玻璃折射率测定仪，包括平板(1)、玻璃砖(2)，其特征在于所述的平板(1)尺寸为32—8开纸大小，其上表面粘一尺寸与平板(1)相等的0.5~6mm厚的软板(3),平板(1)中间设一凹槽(4)，下面设一使平板水平放置的支撑(5)，凹槽(4)中置一上表面与平板(1)的上表面在同一水平面上的磁铁(6)，下表面粘贴一薄铁片(7)的玻璃砖(2)置于软板(3)上。
2、如权利要求1所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)，凹槽(4)和支撑(5)是塑料材料或木材的任一种。
3、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)、凹槽(4)和支撑(5)是成型为一体的塑料制品。
4、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的乎板(1)、凹槽(4)和支撑(5)均采用木材，凹槽(4)的底面是直接与凹槽(4)固定连接或者是固定连接于支撑(5)上的底板的任一种方式。