Способ измерения показателя преломления оптического стекла

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет производить измерение показателя преломления оптического стекла. Цель изобретения - повышение точности измерений. Через образец стекла, выполненный в виде призмы, пропускают параллельный поток излучения от источника линейчатого спектра, устанавливают зеркало на пути светового потока, выходящего через рабочую грань призмы, измеряют с помощью преобразователя угла преломляющий угол призмы и два угла падения для каждой длины волны регистрируемого спектра, при которых достигается автоколлимация зеркала. Устанавливают вместо призмы по центру параллельного потока второе плоское зеркало, совмещают плоскость этого зеркала с осью вращения преобразователя угла, а нормаль к зеркалу - с плоскостью, образованной параллельным потоком и нормалью к первому зеркалу. Измеряют угловое положение первого зеркала относительно параллельного потока автоколлимации обоих зеркал. О показателе преломления оптического стекла судят по величинам измеренных углов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

og)SU

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4300/63/24-25 (22) 31.08.87 (46) 15.07.90. Бюл, Yg 26 (72) В.Ю.Демчук (53) 535,024 (088.8) (56) Лфанасьев В.Л. Оптические измерения. Г1.: Высшая школа, 1981, с.104107.

Лвторское свидетельство СС(:1

М 1511647, кл, О 01 N 21/41, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕШ1Я 110КЛЗЛТГЛЯ ПРЕЛОГ1ЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет производить измерение показателя преломления оптического стекла. Цель иэобретения— повышение точности измерений. Через образец стекла, выполненный в виде призмы, пропускают параллельный поток излучения от источника линейчатого

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим измерениям показателя преломления стекла, и может быть использовано в оптико-механической промышленности, а также при физических исследованиях оптически прозрачных материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения показателя преломления.

На фиг.1 показана оптическая схема измерений; на фиг.2 — устройство, реализующее способ измерения показателя преломления оптического стекла. спектра, устанавливают зеркала на пути светового потока, ныходящего через рабочую грань призмы, измеряют с помощью преобразователя угла преломляющпй угол призмы и два угла падения для каждой длины нолны регистрируемого спектра, при которых достига. ется автоколлимация зеркала. Устанавливают вместо призмы по центру параллельного потока второе плоское зеркало, совмещают плоскость этого зеркала с осью вращения преобразователя угла, а нормаль к зеркалу— с плоскостью, образованной параллельным потоком и нормалью к первому зеркалу. Измеряют угловое положение пер- а ного зеркала относительно параллельного потока автоколлимации обоих зеркал. О показателе преломления оптического стекла судят по величинам из- С меренных углов. 2 ил.

Устройство содержит источник ли- 00 нейного спектра, формирующий парал- Ql лельный световой поток 1, призму 2, Я,) из исследуемого стекла, зеркало 3, Я,",) антоколлиматор 4, поворотную платформу 5 с преобразователем 6 угла и предметным столом 7, на котором установлена призма 2, за которой установлен формирователь 8 начала считывания информации, Зеркало 3 установлено на неподвижном корпусе 9 под углом у к параллельному снетовому потоку 1, выходящему иэ автоколлиматора 4. На первый .вход блока 10 обработки информации поступают сигналы с выхода преобразо1578599 вателя 6 угла, на второй вход - сигналы с выхода фотоэлектрического авто коллиматора 4, а на третий вход— сигналы с выхода формиронателя 8 наэ чала считывания информации.с преобразователя б угла.

Способ осуществляют следующим образом.

Призму 2 устанавливают на предмет- 1 ном столе 7 так, чтобы ось вращения поворотной платформы 5 лежала на биссектрисе преломляющего угла о(призмы

2, которая заранее может быть обозначена на ее. основании ° После установки 1, призмы 2 включают источник линейчатого спектра, установленный в фогоэлектрическом автоколлиматоре 4. Световой поток 1 источника линейчатого.спектра проходит через щелевую диафрагму, выходит параллельным потоком из автоколлиматора 4 и проходит через призму б

2, которая разлагает световой поток 1 в спектр. На неподвижном корпусе 9. устанавливают зеркало 3 на пути свето-25 ного потока 1, ныходящего через рабочую грань призмы, Угол у установки зеркала 3 определяется отсутствием полного внутреннего отражения и выбирается из .диапазона Ф

2 . Лк

+ of — arcsin t-cosof+sinсЛ п -1 ) (( (2) sin(y+ g- д ) 3S

sir.Ц

sin(о(-arosin —,— -)

Л где - угол падения светового потока на грань призмы.

В результате тригонометрических преобразований ныражение (1) может быть приведено к квадратному уравнению относительно tg pitg g +21 tg ч + g. =О, (3) где Р=1+сos (у-о() +2соз(у-of) cosoC-и sin с(1=аж(у — о/) (cos(y- of) +сова(; к=э (g-g) -а,sunup.

Угол т установки зеркала 3 определяется условием (1) .

Кроме этого, справедливо соотношеГ+V = I „+ ((4)

Иэ выражения (4) следует, что алгебраическая сумма измеряемых углов, при которых достигается автоколлима ция зеркала 3, является постоянной величиной, не зависит от значения по. казателя преломпения и, следовательно, длины волны светового потока. (of +2arccos (n> sin 2 ), (1) Г где и,n „ — соответственно синяя и красная границы измеряемого диапазона показате-. лей преломления, - угол при вершине призмы.

После установки зеркала 3,. обеспечивающего антоколлимационный ход лучей, включают вращение поворотной платформы 5. При вращении платформы 5 с преобразователем 6, например кольцевым лазером, призмой 2 на выходе автоколлиматора.4 регистрируют дважды электрические импульсы, сформированные для каждой длины волны регистрируемого спектра в моменты времени, когда осуществляется автоколлимационный ход.лучей. Также регистрируют импульсы при автоколлимации от рабочих граней призмы 2.

По результатам счета информации в блоке 10 обработки информации вычисляют значения углов падения д и для каждой длины волны и преломля2 ющий угол призмы 2, После измерения углов е, („ (призму 2 снимают с предметного стола 7, устанавливают вместо нее по центру параллельного светового потока 1 второе плоское зеркало 11 и совмещают плоскость этого зеркала с осью вращения преобразователя 6 угла. Регулировкой предметного стола 7 совмещают нормаль к зер- калу 11 с плоскостью, образованной параллельным световым потойом 1 и нормалью к зеркалу 3, автоколлимацию которого осуществляли нри установленной призме 2. . После устанонки зеркала 11 включают вращение поворотной платформы 5.

При вращении платформы 5 с преобразователем 6 на выходe автоколлиматора

4 регистрируют. электрические импульсы в моменты времени, когда достигается автоколлимация зеркал.

По результатам счета в блоке 10 вычисляют угол установки зеркала 3 относительно параллельного светового потока 1.

Принцип измерения показателя преломления поясняется ходом светового потока 1 через призму 2 при автоколлимации от зеркала 3 (фиг.1), На основании закона Снеллиуса и геометрических соотношений (фиг,1) для призм формула для показателя преломления пЛ призмы на длине волны имеет вид:

5 1578599 6 Решая уравнение (2) с учетом выра- вычисления показателя преломления n > жения (4) и теоремы Виета для корней как функцию углов (o(; g» p, p ), уравнения (3), получим выражение для ример,в виде: г (1+сos2 (g OO +2сos(g -c() сОЯЫЗСЯ Ф(У san (Ц) (5)

s in d ft p Q„ t g ф — 1 ) . Подставляя величины измеренных углов в формулу (S), определяют показатель преломления оптического стекла.

Установка вместо призмы по центру параллельного светового потока плоского.зеркала, совмещение плоскости зеркала с осью вращения преобразователя угла, совмещение нормали к зеркалу с плоскостью, образованной параллельным световым потоком и нормалью к зеркалу, автоколлимацию которого осуществляли при установленной призме, 20 обеспечивают условия для высокоточного .измерения углового положения зеркала, при котором исключаются составляющие погрешности из-за эксцентриситета и смещения по полю параллельного 25 светового потока. Расчеты величины показателя преломления оптического стекла с учетом величины дополнительного угла у более точны, чем без учета его.

Способ также может быть осуществлен .и в динамическом режиме путем вращения призмы и второго зеркала с последующим усреднением результатов измерений, что приведет к дальнейшему повышению точности, Формула изобретения

Способ. измерения показателя пре40 .ломления оптического стекла, включающий зондирование образца в виде призмы коллимированным световым потоком с линейчатым спектром, направление

45 прошедшего через призму светового по-. тока в обратном направлении первым плоским зеркалом, нормаль к плоскости которого совмещена с плоскостью главного сечения призмы, поворот призмы относительно оси, проходящей перпендикулярно плоскости главного сечения, призмы через биссектрису ее преломляющего угла, фиксирование автоколлимации отраженного зеркалом луча при фотоэлектрической регистрации прошедшего призму светового потока и измерение для каждой длины волны зондирующего светового потока линейчатого спектра углов падения светового потока иа рабочую грань призмы, соответствующих двух последовательным автоколлимациям луча, отражЕнного зеркалом, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерений, KOJIJIHMHpoBBHHhIA световой поток дополнительно направляют на первое плоское зеркало вторым плоским зеркалом, у которого отражающая плоскость совмещена с осью вращения призмы, а нормаль к ее поверхности — с плоскостью, образованной коллимированным световым потоком и нормалью к отражающей плоскости первого зеркала, поворачивают второе зеркало относительно падающего на него коллимированного светового потока на угол у, при котором достигается автоколлимация зеркал, измеряют величину угла у для каждой длины волны и по измеренным величинам углов определяют показатель преломления оптического стекла, Составитель С.Голубев

Редактор A..Ëåæíèíà Техред И.Ходанич Корректор Т.Палий

Заказ 1912 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101