Поляриметр

 

Изобретение относится к исследованию механических напряжений в прозрачных материалах поляризациок но оптическим ь етодом. Цель изобретения - повышение производительности за счет исключения необходимости переустановок четвертьволновой пластины 3 при измерениях. Для этого поляриметр снабжен второй четвертьволновой пластиной 8, установленной перед первой пластинкой 3. так, что нх главные оси развернуты в пространстве. Второй светоделитель 9 установлен перед блоком 7 измерений разности хода, а.второй блок 10 измерения разности хода установлен по ходу отраженного от второго светоделителя 9 светового пучка. Поляриметр имеет три световых канала, на выходах которых регистрируются азимут главных направлений и величины главных напряжений в просвечиваемой точке образца, 2 ил. ю VI го О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛМаТИЧЕСНИУь

РЕСПУБЛИН

А1 дд 4 0 01 В 11/18 13

ГОСПОДА СТВЕННОЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (2l) 3836364/25-28 (22) 07.01.85 (46) 23.11.86. Бюл. У 43 (71) ЛГУ им. А.А.Жданова (72) А.И.Лебедев и А,Е.Иакаров (53) 620.171.5(088.8) (56) Александров А.Я. и Ахметэянов С.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела, - И.: Наука, 1973, с. 221, Авторское свидетельство СССР Ф 813l45, кл. П 01 В 11/18, 1980. (54} ПОЛЯРИИКтР, (57) Изобретение отиосится к иссле дованию механических напряжений в прозрачных материалах поляриэацион-! но-оптическим методом. Цель изобретения - новьппение производительно сти эа счет исключения необходиМосTH переустановок четвертьволновой пластины 3 при измерениях. Для этого поляриметр снабжен второй четвертьволновой пластиной 8, установленной перед первой пластинкой 3 так, что их главные осн развернуты в пространстве, Второй светоделитель 9 установлен перед блоком 7 измерений разности хода, а второй блок 10 измерения разности хода установлен по ходу отраженного от вто-. рого светоделителя 9 светового пучка, Поляриметр имеет три световых канала, на выходах которых регистрируются азимут главных направлений н величины главных напряжений в просвечиваемой точке образца, 2 ил.

1?

Янобретение относится к HOOJleJIOванию механических напряжений н прозрачных материалах поляризационнооптическим методом.

Цель изобретения — поньппение производительности эа счет исключе13ия необходимости переустанонок четнертьволновой пластинки при измерениях.

На фиг. 1 показана принципиальная схема поляриметра; на фиг ° 2— схема определения азимут а главных направлений и разности хода .

Поляриметр содержит источник 1 (фиг, 1) светового излучения, излучающий по крайней мере ЗВС длины волны и, и расположенные по ходу

3 светового пучка циркулярный ахроматический поляризатор 2, ахроматическую четвертьволновую пластинку 3, приспособление 4 для вращения плоскости поляризации, светоделитель 5, блок б измерения азимута главных направлений, установленный по хсду отраженного от снетоделителя 5 пучка, блок 7 измерения разности хода, вторую ахроматическую четвертьнолноную пластинку 8, установленную между приспособлением 4 для вращения плоскости поляризации и первой пластинкой

Э, второй светоделитель 9, установленный перед блоком 7 измерения раэ" ности хода, и второй блок 10 нэмерения разности хода, установленный по ходу отраженного от второго снетоделителя 9 светового пучка.

Главные оси четвертьнолноных пластинок 3 и 8 развернуты в пространстве относительно друг друга. Блок

6 измерения азимута главных направлений и блоки 7 и 10 измерения разности хода могут быть выполнены одинаково и каждь3й содержит светоделитель ll два светофильтра 12 для различнь3х областей спектра, дна фотоприемных устройства 13 н блок 14 регистрации, Исследуемый образец 15 располагается между поляризатором 2 и четвертьволновой пластинкой 3.Приспособление 4 для вращения плоскости поляризации приводится но вращение .двигателем 16.

Поляриметр работает следующим образом, Световой пучок от источника света, излучающего по крайней мере две длины волны и 11, становится

1 21 циркулярно поляризованным после прохождения через ахроматический циркулярный поляризатор 2 и поступает

72 106 2 на вход исследуемогр образца 15 ° Ha выходе иэ образца свет становится эл-, липтически поляриэонанным. Поляризационные характеристики света на выходе иэ образца несут информацию о параметрах днупреломления в исследу" емой точке, Светоделитель 5 разделяет световой пучок иа две части, первая иэ которых (Н) проходит только

16 через приспособление 4, минуя четвертьнолноные пластинки 3 и 8, Приспособление 4 может представлять иэ себя вращающийся с постоян15 ной угловой скоростью анализатор или совокупность вращающейся с постоянной угловой скоростью полунолноной ахроматической пластинки и неподвижного анализатора. Вращение осущест20 нляется с помощью днигателя 16.Часть светового пучка (А) от светоделителя

5 поступает на блок 6 измерения аэимута главных направлений . Светоделитель 11, входящий н состав блока ,О измерения азимута главных направлений, разделяет световой пучок А на дне части, каждая из которых проходит через один из светофильтров 12 выделяющих рабочие длины волн в„ и

После светофильтров световые

2 пучки поступают на фотоприемные устройства 13, выходь которых связаны с входом блока 14. регистрации, содержащего фаэометры.

ЗЬ

Блок 14 регистрации производит измерение фаз переменных составляю.щих интенсивностей света для длин волн h u h . Часть светового пучка

4О

В поступает на блок измерения pasности хода. Светоделитель 9 разделя- ет ее на дне составляющие, одна иэ которых (В,) проходит последовательно через четвертьволновую пластинку

3 и приспособление 4, а вторая (B<)45 через четнертьнолновую пластинку 8 и приспособление 4. Каждая нз этих составляющих светового пучка разделяется светоделителями !1, входящими н блоки измерения разности хода, на две части„ проходящие через один из светофильтров 12, выделяющих рабочие длины волн hÄ 33 А, После светофильтров световь е пучки поступают на фотоприемные устройства 13, выходы которых связаны с нходамн блоков !

4 регистрации, ссдержащих фазометры. Блоки регистрации производят иэ- мерения фаэ переменных состанляюших

1272I06 где I, К

3S

Формула

40 интенсивности света для длин волн

После прохождения через исследуемый образец 15 (фиг, I) свет становится эллиптически поляризованным, причем точки С,; и С, (фнг, 2), ото-. бражающие поляриэационные характеристики света на сфере Пуанкаре для двух рабочих длин волк h,, и, будут находиться на одном меридиане 10

И, долгота которого определяется положением в пространстве главных осей тенэора диэлектрической проницаемости. Диаметр экватора сферы Пуанкаре

АА, отображающий на сфере положение в пространстве главных осей, перпендикулярен меридиану М. Таким образом, измерив долготу точек С и С можно определить полажение в пространстве главных осей или азимут глав-g0 ных направлений.

Интенсивность переменной составляющей светового пучка А, поступающего на вход блока измерения аэниута главных направлений, в случае вра- д щающегося анализатора равна

? К? (I âõ и Рв1п2 (иИ.-с1 )), начальная интенсивность; коэФфициент пропорциональностии; разность фаз, создаваемая образцом; долгота точки, отображающей полярнэационные характеристики света на сфере

Пуанкаре; угловая частота вращения анализатора.

Из приведенного выражения видно, что фаза переменной составляющей сигналов с выходов фотоприемных устройств содср;кит информацию об азимуте главных направлений.

Широты точек С и С определяют2 ся разностями хода, соответственно, для длин BQJTH 1, H h .,Световой пучок В, часть которого прошла через четвертьволновую пластинку 3, а часть — через четвертьволновую пла- 50 стинку 8, поступает на вход блока .измерения разности хода. Пусть главные оси пластинок 3 и б обраэуют между о собой угол в 45 и их положение на сфере Пуанкаре отображается точками Ю

DI и Р . В этом случае точка, отображающая положение в пространстве вращающегося с постоянной угловой скоростью анагп эатара (приспосабЬение 4, фиг. I), будет равномерно перемешаться по меридианам У, и М оответственно. Измерение фазы переменных составлявших сигналов в блоке измерения разности хода определяют полажение на сфере дуг большого круга, проходящих через точки D, н О, и перпендикулярных меридианам Y u 1

М соответственно для каждой из длин волн )I, и я, нх взаимное пересечение и пересечение с меридианом М определяет координаты точек С, и С отображающих поляриэационные характеристики света на выходе образца, Применение двух четвертьволновых пластинок с главными осями, развернутыми в пространстве относительно друг друга, позволяет определить координаты точек С„ и.С с высокой

2 точностью прн любом значении азимута главных направлений, не требуя раз-. ворота пластинки во время измерения, что существенно сокращает время измерения, Измерение фаэ переменных составляющих во всех трех блоках регистрации проводится одновременно н, не увеличивая времени измерения, позволяет повысить точность измерения. Применение двух длин волн вблоке измерения разности хода позволяет однозначна определять дробную часть разности хода и целое число порядков, а в блоке измерения азиму" та главных направлений — определять

-азимут при любом значении разности хода, изобретения

Поляриметр, содержащий истбчник светового излучения и расположенные по ходу светового пучка циркулярный ахроматический поляризатор, четверть" волновую пластинку, приспособление для вращения плоскости поляризации, светоделитель, блок измерения азимута главных направлений, установленный по ходу отраженного от светоделителя пучка, н блок измерения разности хода, отличающийся тем, что, с целью павьпления произво" дительности, он снабжен второй четвертьволнавой пластинкой, установленной между приспособлением для вращения плоскости поляризации и первой пластинкой, вторым светаделителеи, установленным перед блокам иэмере1272106 6 ныл по холу отраженного от второго светоделителя светового пучка. иня разности мода, вторый блоком измерения разности. хода, установлен1

Составитель Б.Евстратов

Техред Д.Сердюкова Корректор М.Деичик

Редактор Н.Тупица

° В ЮЫ Ф

Заказ 6326/36 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раунская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4