Способ измерения дисперсии показателя преломления жидкостей и газов

 

Изобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и позволяет определять дисперсию показателя преломления жидкостей и газов. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений. В двух оптических каналах путем сведения двух пар лучей различных частот формируют две интерференционные картины. Изменяют геометрическую разность хода между лучами в каждом канале и в обеих интерференционных картинах подсчитывают число сместившихся в результате этого интерференционных полос, по которым вычисляют искомую дисперсию показателя преломления жидкостей и газов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 А1 (19) (11) (5)) 4 С 0 1 N 2 1 / 45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ) = )/о+ М, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278989/31-25 (22) 06.07.87 (46) 07. 10. 89. i þë. 1" 37 (71) Московский энергетический институт (72) В.В.Алексеев, В;П.Кобелев, А.И.Сытин, Е.!О.Харламова и П. П. П1ербак ов (53) 535.24 (088.8) (56) Нагибин И.N. Интерференция и дифракция света. — «I.: Машиностроение, 1985, с. 333.

Рождественский Д.С. Аномальная дисперсия в парах натрия. — М.-Л.: Издво AH СССР, 1951, с. 52, 261. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕ1ПЖ ДИСПЕРСИИ ПОКА

ЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕ11ИЯ )ИДКОСТЕИ И ГАЗОВ

Изобретение относится к области электронно-оптического приборостроения и может быть использовано для исследования веществ вблизи линий поглощения, для измерения спектральных характеристик, а также при диагностике плазмы.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, ультразвуковой модулятор 2 света, телескопическую систему 3, диафрагму 4, по-. лупрозрачную пластинку 5, неподвижное зеркало 6, составные призмы 7 и 8, обеспечивающие поворот зондирующих лучей в исследуемую среду и сведение

2 . (57) Изобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и позволяет определять дисперсию;показателя преломления жидкостей и газов, Цель изобретения — повышение точности и производительности измерений. В двух оптических каналах путем сведения двух пар лучей различных частот формируют две интерференционные картинь:. Изменяют геометрическую разность хода между лучами в каждом канале.и в обеих интерференционных картинах подсчитывают число сместившихся в результате этого интерференционнь;х полос, по которым вычисляют искомую дисперсию показателя прелом- с

Щ ления жидкостей и газов. 1 ил. зондирующих лучей с опорными, кювету с подвижным зеркалом 9, с помощью которого изменяют геометрическую разность хода, фотоприемные элементы 10 и 11, соединенные с блоком обработки оптического сигнала (не показан). . Устройство работает следующим об,разом.

Световой луч источника 1 монохрома-.: тического излучения с длиной волны

Л, проходя через акустическое поле ультразвукового модулятора 2, дифрагирует и расщепляется на совокупность лучей, различающихся по частоте и углу расходимости, Общее выражение для частоть; излучения в луче с порядком дифракции р имеет вид

1п

N -- - ——

jt/2 1

45 где 1 - величина перемещения отражателя рабочего плеча интерферометра; п — показатель преломления среды, 50 помещенной в рабочее плечо, — длина волны источника излучения, используемого в интерферометре.

В случае прохождения через среду 55 двух лучей с длинами волн A< =i% +. Ахи Д = Я -4Л {И= (и) ) /с, причем

Ы <с1) ), сведений их после отражения от перемещающегося отражателя с опор3 151339 где ))о = -к- — частота излучения монохроматического источника; р=0;

5 с - скорость света;

Д1) — частота электрического сигнала,подаваемого от генератора на ультразвуковой модулятор 2. Диафрагма 4 и телескопическая система 3 выделяют иэ всей совокупности лучей лучи с р=0, 11 и вместе с полупрозрачной пластинкой 5 и неподвижным зеркалом

6 формируют две пары параллельных лучей, соответствующих двум оптичес- 15 кнм каналам. Призмы 7 и 8 направляют зондирующие лучи с частотами 1)п +

+А4 и 4 -Ь4 в кювету с исследуемой средой, где расположено подвижное зеркало 9. После отражения от под- 20 вижного зеркала 9 зондирующие лучи сводят призмами 7 и 8 с опорными лучами и получают интерференционные картины в плоскости фотоприемных - ° элементов 10 и 11, связанных с блоком обработки оптических сигналов.

При перемещении зеркала 9 на фиксированную величину 1 геометрическая разность хода между двумя лучами в каждом канале изменяется также на величину 1 и интерференционные картины смещаются в плоскости фотоприемных элементов относительно ийдекса отсчета на N< и N полос в первом и втором оптических каналах соответствен- 35 но.

В интерферометрах с подвижными отражателями число полос N интерференционной картины, сместившихся относительно индекса отсчета в результа- 40 те перемещения отражателя рабочего плеча интерферометра, определяется по формуле ными лучами определяют число полос

N< и N для этих лучей по формулам

1 n„("i)

N (2)

1 Д,/2

n<(li<) — показатель преломления исследуемой среды для длины волны Я

1 п (Я,)

Х и Р/2 (3) где где п (it@) — показатель преломления исследуемой среды для длины Волны

Зп

Дисперсия исследуемой среды ——

ЯИ определяется по формуле п (й) " (<) оЛ

rl(Nf ™ )+4Л(М1 +N ) (47

21л Л

Если разность длин волн для обоих каналов различна, то математическая формула для расчета дисперсии показателя преломления имеет вид

Я (И -И<)+Е 4 Я - Б(ДЯ

ЯЯ 21 (ДФ 4Я ) где Д fl< и ДЯ -. разность длин волн зондирующих лучей соответственно в первом и втором оптических каналах.

Подсчет числа сместившихся интерференционных полос осуществляют блоком обработки оптических сигналов.

Искомая дисперсия показателя преломления определяется по формуле (4).

При существующем способе измерения числа сместившихся полос с точностью 4 N, равной 10 долей интерференционной полосы, точности измерения перемещения К1 = 5х10 и длины

7 . Ф волны de = 8х10 точность измерения дисперсии показателя преломления жидкостей и газов составляет 0,1%, что превышает точность измерения дисперсии с помощью существующих способов в 10 раз.

Возможность фотоэлектронной регистрации смещения интерференционной картины повьппает производительность процесса измерений и позволяет производить непрерывный автоматический контроль процесса измерений.

Это позволяет широко использовать способ измерения дисперсии покаэате1513394 ля преломления жидко тей и газов в научно-исследователь ких целях, для контроля технологических процессов, а также в таких областях как диагностика плазмы, спектроскопия и т.д.

Формула изобретения где n — показатель преломления.

Составитель С.Голубев

Редактор Н.Ъобкова Техред А.Кравчук

Корректор Э.Лончакова

Заказ 6075/45 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул . Гагарина, 101

Способ измерения дисперсии показателя преломления жидкостей и газов, включающий разделение потока излучения на два луча, зондирование первым лучом исследуемого вещества и сведение его с вторым лучом с образованием интерференционной картины, по которой судят о дисперсии показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, разделяют на два луча монохроматический поток излучения, дополнительно формируют из монохроматического светового потока третий и четвертый лучи, зондируют гретьим лучом исследуемую среду, а затем сводят его с четвертым лучом с образованием второй интерференционной картины, npi;— чем длины волн зондирующих исследуемую среду лучей симметрично смещают в противоположные стороны по отношению к длине волны д исходного моно1п хроматического потока излучения на величину Д ", изменяют геометрические длины путей зондирующих лучей в исследуемой среде на одинаковую величину 1 и измеряют при этом число сместившихся попос в первой iV и второй

И интерференционных картинах, а дисперсию показателя преломления с и

-- — исследуемого вещества определя3>

20 ют по формуле дп (2 (2

Br7 21Л Л