Способ определения показателей преломления и поглощения сред

 

Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения показателей преломления N и поглощения @ . Цель изобретения - повышение точности измерений и их производительности. Для этого непрерывно сканируют приемную систему по углу падения Θ, измеряют коэффициенты отражения R<SB POS="POST">1</SB><SP POS="POST">2</SP> и R<SB POS="POST">II</SB>, находят значение Θ, для которого R<SB POS="POST">1</SB><SP POS="POST">2</SP>=R<SB POS="POST">II</SB>, и по значению этого угла и R<SB POS="POST">II</SB> определяют N и @ . Можно также при непрерывном сканировании приемной системы по Θ измерять азимут восстановленной линейной поляризации ψ и разность фаз δ. Находят значение δ, для которого δ=ARCCOS (TG<SP POS="POST">2</SP>ψ + 1) COS 2Θ/2TGψ) и по значению этого угла и δ определяют N и @ .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С01.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<е$0<в 1 5 1 90 (51)4 С О1 К 21 41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4090602/24-25 (22) 15.07.86 (46) 23.10.89. Бюл. Р 39 (72) В.Н. Морозов и Б.И. Молочников (53) 535.024(088.8) (56) Харрик Н.Спектроскопия внутреннего отражения. — М.: Мир, 1970, с. 335.

Лейкин H.Â. и др. Отражательная рефрактометрия. — Л.: Машиностроение, 1983, с. 30. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ПОГЛОШЕНИЯ СРЕД (57) Изобретение, относится к технической физике и предназначено для определения показателей преломления

Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения показателей преломления и поглощения, может быть использовано в химической, нефтехимической и электронной промышленности для анализа сред, поглощающих излучение.

Целью изобретения является повышение точности измерений и их производительности.

Способ осуществляется следующим образом.

Облучают границу раздела исследуемой среды с высокопреломляющей средой поляризованным излучением с плоскостью поляризации, параллельной и перпендикулярной плоскости падения излучения. С помощью приемной системы определяют коэффициенты отражения R> и Ri от границы раздела сред для поН

2 п и поглощения Ж. Цель изобретения повышение точности измерений и их производительности. Для этого непрерьяно сканируют приемную систему по углу падения 9, измеряют коэффициенты отражения К и Ея, находят значение 0, для которого Г = F >, и по зна2 чению этого угла и R „ определяют и и

Ж. Можно также при непрерывном сканировании приемной системы по 8 измерять азимут восстановленной линейной поляризации (р и разность фаз а . Находят значение О, для которого

arccos (tg g+1) cos 29/2tg(P) и по значению этого угла и 0 определяют п иМ. ляризованного перпендикулярно плоскости падения излучения и параллельно ей.

Проводят непрерывное угловое сканирование приемной системы и для каждого угла падения 9;, величину которого измеряют, регистрируют значения коэффициентов отражения в ортогональных поляризациях Е и, и R l,, которые совместно с величиной угла 01 запоминают например засыпают в память ЭВМ.

Из полученного массива измеренных веФ личин определяют такие значения В

R и Rö, для которых справедливо

% ф 1

4 я 4 соотношение (Г ) R Для этого, например, для каждого угла 9; постоянно вычисляют (R,) и сравнивают его и величину с R при совпадении котов э

% рых регистрируют значения 6, R< и

К . Показатели преломления и и по3 1516909 глощения Я,исследуемой среды определяют иэ соотношений:

n Re(A) Эб IIII(A), g + ло,э где А 11+4гсов g/(1+z) J 5 г (В. ехр((ц); (К + 0,25 ° cos 28(1-Е,))

В основе способа лежат результаты теоретических исследований взаимной зависимости амплитудных коэффициентов r и r(, соответственно для перпендикулярной плоскости падения и па- 15 раллельной ей поляризаций излучения.

Амплитудные коэффи(клиенты отражения света связаны уравнением: . r(,,г (г — cos28)/(i-г соэ20),(1) где г „= /r„ / exp(i(p ), г

/ г / ехр (дЯ); / г );

/ г„ f — амплитуды; (» р (» — фазы френелевских козффици- 25 ентов отражения.

Решая (1) относительно r» находят

1 г = — cos29 (1-r „)+

30 (2)

Условие вещественности r„ приводит к равенству

Е,=Б.„ (3) где Р„= /r„/; R = /г /.

В этом случае из (2 имею (, . -Ь +Од25соэ 28(l- R ) (arc sinter(— 2 2. (4) а оптические постоянные определяются 40 иэ равенства (3): д д (12

n + iX = (1-4гсоэ 8/(1+г) )

z JR exp iy, (5)

Таким образом, определяя угол 8 для которого справедливо равенство (3), из уравнения (4) находят фазу (,Рир использУЯ значениЯ Е (9 ), пРИ помощи (5) вЬ(числяют оптические постоянные п и Ж.

В случае, если измеряются не энергетические а поляриэационные пара» л

1метРы: 3 — Разность фаз, О =ц †.(р и «}» — азимут восстановленной линейной поЛяризации, вместо равенства (3)

55 можно использовать

g = arccos((tg 1lI+l)cos28/2tg(1I), (6) которое также следует из требования р вещественности ги . Б этом случае сканируя по углам падения,, находят л| для которого справедливо (6).

Так как согласно определению

С (1 = (Е I(/Е ) используя (3) находят В и иэ (5)

Вычисляют и и Же

Способ является до некоторой степени а. злогом нулевых методов, в которых сканированием по какому-либо параметру эксперимента находят такое его значение, при котором обращается в нуль измеряемыи сигнал. Их основное достоинство — повышение точности из-эа симметрии сигнала в окрестности нуля. В данном случае путем сканирования отыскивается математический нуль, т.е. нулевое значение некоторого выражения Š— Г.„ = 0 г

1 для энергетических методов или ((-arc сos f(tg (1(+1)соз28/2tg(1(= 0 для поляризационных.

При этом сохраняется указанное преимущество нулевых методов — симметричная форма сигнала. Кроме того, существенно упрощаются вычисления, для проведения которых теперь требуется лишь один измеряемый параметр, Предлагаемый способ реализован на стандартном автоматическом рефрактометре, оснащенном ЭВИ. Измерительное устройство переводится в режим непрерывногo сканирования по углам, съем показаний фотоприемников, перед

KoTopbIMH установлены ортогонально ориентированные поляризаторы, и обработка их на ЭВМ производится с интервалом значений углов падения равным 1, что позволяет добиться точности определения и и ® порядка

5 10 при диапазонах изменения 96 =

10 — 10 и показателя преломле-4. ния п я = 0,9-0,95. На выполнение одного измерения затрачивается время 0,5 мин.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ определения показателей преломления и поглощения сред, вклю— чающий облучение пучком света границы раздела исследуемой среды с другой высокопреломляющей средой, измерение коэффициентов отражения R и RII соответственно для света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения и параллельно ей для угла падения 8, и определение показателя преР „, а показатели преломления п и поглощения ЭЕ,определяют по формулам и = Re(A), где Л

i — мнимая единица.

Составитель С. Голубев

Редактор Н. Бобкова ТехредА.Кравчук Корректор И. Ножо

Заказ 6383/45 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", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 151690 ломления и и поглощения 3б среды, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и их производительности, дополнительно облучают среду под другими углами па5 дения, измеряют эти углы падения и коэффициенты до удовлетворения для лС некоторого угла падения с соответствующих ему коэффициентов отражения для света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения R и парал+

% лельно ей R „,,соотношению (R ) Im(A), +4zcos g /(I+z) ) ехр(М 1 g i o.5

PR +0,25 cos 29(1-R ) )

arc sin

0,5 cos2 g (1-R )