Способ регистрации поля градиента показателя преломления

 

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ ГРАДИЕНТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ по авт«св. № 704339, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременной регистрации абсолютного значения пог.азателя преломления исследуемой неоднородной среду, на нее дополнительно направляют наклонный пучок излучения, измеряют угйл отклонения этого наклонного пучка,, а абсолютное значение показателя преломления h исследуемой неоднородной среды в области прохождения наклонного пучка определяют из соотношения , ti grciJn(. И ((t)-(L.Cos/.) -«rctgl, где et - угол между накоюнным пучком излучения и набором параллельных пучков, grord h - измеренное ранее значение градиента абсолютного покаС/ ) зателя преломления; Ь - длина пути Ьараллельных пучС ков в неоднородной среде. у /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (kl) "

4Р11 G Ol Б 21,!41.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ОО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 704339 (2i) 3685140/24-25 (22) 04.01.84 (46.) 30.05.85. Бюл. В 20 (72) О.А.Евтихиева и Б.С.Ринкевичюс (.71} Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 535.24(088,8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

В 704339, кл. G Ol И 21/46, 1980 (прототип)..(54)(57) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ

ГРАДИЕНТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОИЛЕНИЯ по авт.св. I 704339, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью обеспечения одновременной регистрации абсолютного значения показателя преломления исследуемой неоднородной среды, на нее дополнительно направляют наклонный пучок излучения, иэ(. меряют угол с отклонения этого наклонного пучка, а абсолютное значение показателя преломления fi иссле- дуемой неоднородной среды в области прохождения наклонного пучка опреде-. ляют иэ соотношения

Е = с(ак(а сЫ ь gf o 8 h (t f4 ) (ыс0 5 4.) — юге(.ф 1), где ьс. — угол между нак-ioHmw пучком излучения и набором параллельных пучков;

Дгад И вЂ” измеренное ранее значение градиента абсолютного. показателя преломления;

1 — длина пути параллельных пучков в неоднородной среде.

1158905

45

1 Изобретение относится к рефракто.

1 .метрии и может найти применение при исследовании распределения показателя преломления, плотности, температуры и их градиентов в прозрачной 5 неоднородной среде, По основному авт.св. Ф 704339 известен способ регистрации поля градиента показателя преломления, заключающийся в том, что в исследуемую неоднородную среду вводят набор узких параллельных пучков, измеряют углы отклонения этих пучков и по измеренной зависимости углов отклонения от координат определяют поле 15 градиента показателя преломления (1).

Однако данный способ позволяет получить только значение градиента показателя преломления и не дает абсолютного значения показателя пре- 20 ломления. В ряде практических случаев необходимо знать распределение абсолютного значения показателя преломления.

Цель изобретения — обеспечение 25 одновременной регистрации абсолютного значения показателя преломления исследуемой неоднородной среды.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу регистрации поля градиента показателя преломления на исследуемую неоднородную среду дополнительно направляют наклонный пучок излучения, измеряют угол

Е отклонения этого наклонного пучка, 3S а абсолютное значение показателя преломления и .исследуемой неоднородной среды в области прохождения наклонного пучка определяют из соотношения (@„t geedN(tCKl1 1 C н ° @ra n <@<1(L iñîâ

- игсС@5) r 1) где Ы вЂ” угол между наклонным пучком излучения и набором параллельных пучков, ф а м — измеренное ранее значение градиента показателя прелом- 0 .ления; .Ь вЂ” длина пути параллельных пучков в неоднородной среде.

Способ осуществляют следующим образом. SS

На исследуемую неоднородную среду направляется набор параллельных узких пучков и дополнительный наклонный пуч6к, идущий под некоторым углом к набору параллельных.. Прн прохождении через неоднородную, среду все пучки отклоняются от первоначального направления.

По измеренным углам отклонения восстанавливается поле градиента показателя преломления и абсолютное значение показателя преломления следующим образом.

Сначала по известной формуле рассчитывается значения градиента показателя преломления для разных координат х входа параллельных пучков в исследуемую неоднородную среду (расчеты приводятся для случая плоскопараллельной неоднородности ), где Š— угол отклонения пучка, идущего вдоль оптической оси, Ь вЂ” длина пути пучка в неоднородной среде, по — показатель преломления невоз мущенной среды.

Далее для координаты х (координаты входа наклонного пучка в неоднородную среду1 определяют абсолютное значение показателя veломления формулы (1).

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа с формирователем наклонного пучка в виде делительного кубика с отражающим зеркалом, на фиг.2 — то же,с формирователем наклонного пучка в виде призмы.

Устройство1состоит иэ лазера 1, делительного кубика 2, поворотного зеркала 3, расщепителя 4, блока 5 синхронизации, линзы 6 формирователя и набора координатно-чувствительных фотоприемников 7.

Для получения дополнительного наклонного пучка служат делительный кубик и поворотное зеркало. Блок синхронизации необходим для независимых измерений углов отклонений параллельных пучков и дополнительного. Узел для расщепления пучка может быть выполнен, например, в виде ультразвукового модулятора (УЗМ)

Рамана-Ната.

При дифракции света на ультразвуковой волне образуется веер расходящихся пучков, который преобразуется с помощью линзы формирователя в з 1158905 4 набор параллельных пучков. Так как

УЗМ имеет конечные размеры, то дополнительный пучок света должен пройти через УЗМ, в противном случае резко возрастут габариты установки .

Поскольку такой наклонный пучок также вследствие дифракции может дать веер расходящихся пучков, то необходимо возбуждать УЗМ короткими импульсами, а наклонный пучок должен 1{} пересекать плоскость УЗМ на расстоянии 1=

Устройство работает следующим образом.

Пучок света, выходящий из лазера

1, делится с.помощью целительного кубика 2 на два пучка, один из которых продолжает распространяться вдоль оптической оси прибора, а другой, отразившись от поворотного зеркала 3, пересечет оптическую ось под некоторым углом. В плоскости УЗИ расстояние между пучками равно l. При подаче короткого импульса вследствие конечности скорости распространения ультразвука в течение короткого промежутка времени оба пучка прохоI дят через УЗИ, не испытывая дифракции. В этот момент времени с помо- щью координатно-чувствительного фотоприемника 7 измеряются отклонения наклонного пучка света при прохождении через исследуемую неоднородную среду.

Через время < ==Р /Ч, где Х половина ширины УЗМ, ультразвуковая волна достигнет пучка, идущего вдоль оптической оси, и в результате дифракции этого пучка получится в котнечном счете набор параллельных пучков, зондирующих неоднородную среду.

При прохождении через неоднородную среду эти пучки отклонятся от первоначального направления и электронный блок 5 синхронизации обеспечивает проВедение измерения бтклонений в этот же момент времени. При этом наклонный пучок проходит УЗМ, не испытывая дифракции. Через интервал времени C=P/V ультразвуковая волна достигнет наклонного пучка и дальнейшие измерения станут .невозможными. Таким образом, в результате измерений получают поле углов отклонений набора параллельных пучков и наклонного пучка. По измеренным зависимостям восстанавливают поле градиента показателя преломления и абсолютное значение показателя преломления.

В случае, если исследуемая неоднородная среда позволяет сделать расстояние между параллельными пучками значительным, возможно блок формирования наклонного пучка выполнить в виде призмы 8, поставленной на пути распространения одного из параллельных пучков.

На фиг. 2 представлен другой вариант устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство состоит из лазера 1, расщепителя 2., линзы б формирователя, призмы 8 и набора координатно-чувствительных фотоприемников 7.

Пучок света, выходящий иэ лазера 1, дифрагирует на УЗИ, который выполняет роль расщепителя 4, а за"

|тем с помощью линзы 6 формирователя превращается в набор параллельных пучков. На пути распространения одного из пучков поставлена призма 81 с помощью которой пучок отклоняется от первоначального направления и падает на исследуемую неоднородную среду под некоторым углом к оптической оси устройства. Таким образом наклонный пучок формируется иэ одного пучка из набора параллельных. Для измерения углов отклонения зондирующих пучков после прохождения через неоднородную среду служит набор координатно-чувствительных фотопри- . емников 7.

Техническая эффективность предлага. емого способа заключается в том, что с помощью одного устройства возможно проведение измерений разных характе-

ll58905

Составитель С.Голубев

Техред С.Легеэа Корректор П.Пилипенко

Редактор Ю.Ковач

Заказ 3578/43 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ристик неоднородной среды, а именно градиента показателя преломления и абсолютного показателя, преломления.

Устройство позволяет проводить измерения других параметров неоднородной среды, приводящих к возникновению градиента показателя преломления, например градиента температуры;