Устройство для измерения изменения показателя преломления оптических материалов

 

Изобретение относится к оптике, акустооптике и может быть применено при определении физических характеристик новых акустооптических материалов и при разработке устройств с использованием оптических элементов с искусственной анизотропией. Целью изобретения является увеличение точности измерений. Устройство включает в себя монохроматический источник света, осветительную щель, выполненную крестообразно, коллиматор, поворотный стол, блок приложения одноосного механического напряжения к образцу, измеритель угла выхода луча из образца. Одна из прорезей осветительной щели ориентирована перпендикулярно направлению приложения механического напряжения к образцу. 2 ил.

(51) 5 G 01 N 21/41

ГОС

ПО

ПРИ

Фй Яд...,;

Гй!! наг ; (54

НЕН

ЧЕС (57 аку опт зов ки чес ти ис ны то ус же об ти ва ли ст (21 (22 (46 (71 физ (72 и В (53 (56

-Р 1 м ., союз советсних

МР -:=, социАлистическиМ

РЕСПУБЛИК

ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ЗОБРетениям и отнРытиям

П-1НТ СССР

BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

44481 83/31-25

27.06.88

23.11.90. Вюл. М- 43

Могилевское отделение Кнститута ки АН ВССР

В.М.Кульбенков, Л.М.Штейнгарт

° Ii.Ðåäüêî

535.024(088.8)

Авторское свидетельство СССР

138715, кл. G 01 М 21/43, 1983. торское свидетельство СССР

04908, кл. С 01 N 21/41, 1986.

) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КЗМЕПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНКЯ ОПТИХ YiATEPViAJIGB

) Изобретение относится к оптике, тооптике и может быть применено зобретение относится к области ки, акустооптики и может испольться при определении физичесхарактеристик новых акустооптиких материалов и исследовании опеских элементов, использующих . усственную анизотропию прозрачматериалов. ель изобретения — увеличение ности измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема ройства; на фиг. 2 — блок прилоия механического напряжения к азцу.

Устройство состоит из монохромаеского источника 1 неполяризоного излучения, осветительной ще-

2, коллиматора 3, поворотного ла 4,. блока 5 приложения механи2 при определении физических характеристик новых акустооптических материалов и при разработке устройств с использованием оптических элементов с искусственной анизотропией. Целью изобретения является увеличение точности измерений. Устройство включает в себя монохроматический источник света, осветительную щель, выполненную крестообразно, коллиматор, поворотный стол, блок приложения одноосного механического напряжения к образцу, измеритель угла выхода луча из образца. Одна из прорезей осветительной щели ориентирована перпендикулярно направлению приложения механического напряжения к образцу.

2 ил. ческого напряжения к образцу, зрительной трубы 6, соединенной с угломерным устройством. блок 5 приложения механического напряжения к образцу 7 состоит из тензорезисторов

8, соединенных по схеме полного моста и наклеенных на упругое кольцо 9. винтов 10 нагружения, пары 11 клин.— шток, прокладки 12 с шарниром, шарнира 13 Гука, столика 14, ручки 15 удержания блока, электрического разъема 16 для подключения источника питания тензорезисторов и съема тока, разбаланса в измерительной диагонали тензомоста, жесткой рамы 17, Устройство работает следующим об разом.

Монохроматический неполяризованный свет от источника 1 проходит че1600506 где и

+p() п

С я g y показатель преломления исследуемого материала до нагружения; рез осветитеЛьную щель 2, коллиматор 3 и попадает на образец 7, к которому приложено известное одноосное механическое напряжение. Величину этого напряжения измеряют по величине раэбаланса силы тока в измерительной диагонали тензомоста. Усилие от винтов 10, нагруженных через пару 11 клин — шток, прокладку 12 с шарниром, упругое кольцо 9, шарнир 13 Гука пе.редается на образец 7, который устанавливается в цепь нагружения при перемещении столика 14 по двум взаимно перпендикулярным координатам в плоскости стола 4 ° При помощи зри.тельной трубы 6 измеряют угол минимального отклонения образцом светящейся щели для света, поляризованного параллельно и перпендикулярно оси нагружения образца, Если в процессе нагружения произошло смещение призмы таким образом, что ребро преломляющего угла Стало не параллельно оси вращения стола, то это фиксируется по смещению изображения горизонтального штриха щели относительно креста окуляра зрительной трубы. Изменением наклона плоскостей поворотного стола горизонтальный штрих возвращают в положение совпадения с крестом окуляра зрительной трубы, что соответствует установлению призмы в положение измерения.

Размытие изображения горизонтального штриха диафрагмы указывает на наличие градиентов показателя .преломления в объеме образца. Тогда измерения корректируются путем перемещения столика 14 по двум взаимно перпендикулярным направлениям в плоскости поворотного стола 4. При этом в ходе измерений ось нагружения призмы совмещают с точкой пересечения высот ее оснований. Угловые положения двойного иэображения светящегося креста для обыкновенного и необыкновенного лучей отсчитываются при нахождении призмы в положении минимального отклонения с помощью зрительной трубы, связанной с угломерным устройством.

Фотоупругие постоянные С и С оптического стекла рассчитываются по формуле

n — показатели преломления исе,о следуемого материала после нагружения для света, поляризованного параллельно и перпендикулярно оси нагружения соответственно;

6напряжение в поперечном сечении образца.

Показатели преломления материала образца рассчитывают по формуле м

A +Е

sin — —,——

У и r

А

sin —, где п — показатель преломления ма h териала образца для света с длиной волны Я;

А — преломляющий угол призмы; а — угол минимального отклонения света с длиной волны A образцом.

В конкретном варианте устройства блок приложения механического напряжения к образцу конструктивно выполнен в виде цилиндра, у которого вместо боковой поверхности имеются две штанги, жестко связывающие верхнее и нижнее основания цилиндра. На верхнем основании имеется пара .клин— шток, которая преобразует перемещение винта с ручкой в перемещение штока, направленное перпендикулярно нижнему основанию. Упругое кольцо фиксируется так, что шток давит на кольцо вдоль его диаметра, при этом усилие, передаваемое на кольцо, передается на образец без изменений.

Кольцо имеет внутренний диаметр

47 мм и внешний 60 мм, толщина кольца составляет 15 мм. По внутреннему и внешнему диаметрам кольца клеем

БФ-2 наклеены фольговые тензорезисторы типа 1 ФКТК. Питание тензомоста постоянным стабилизированным напряжением величиной 9 В и съем величины тока его разбаланса осуществляются с помощью тензоусилителя типа

ТОПАЗ-4-01, сигнал с которого подается на комбинированный цифровой прибор типа ЦЗОО. Прокладки выполнены из закаленной стали и имеют толщину 4 мм. Блок приложения механического напряжения установлен на поворотном столе гониометра типа

ГС-5. В качестве источника монохроматического излучения использован He-Ne изобретенйя ла ре

Устройство для измерения изменения показателя преломления оптичес5 ких материалов, содержащее монохроматический источник света и расположенные последовательно по ходу световода луча осветительную щель в виде прямоугольной прорези на непрозрачном экране, коллиматор, поворотный стол с блоком приложения к образцу одноосного механического напряжения и измеритель угла выхода луча из образца, выполненный в виде зрительной трубы с автоколлимационным окуляром, о ò ë è ÷ а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, на непрозрачном экране дополнительно

2() выполнена другая прямоугольная.прорезь, ориентированная перпендикулярно оси вращения стола и пересекающая первую прорезь под прямым углом.

1 ще ь пе п

20 м на п ос то н ру и ал в са и то об а ля т ро н разц да т ку

5 160850c, ер Рмула ним имеется четвертьволновая о стика,.ось которой составляет 45 с лосКостью колебаний электрическоектора излучения. Осветительная выполнена в виде двух взаимно ендикулярных прорезей шириной км, одна из которых ориентироваараллельно или перпендикулярно нагружения образца..

Устройство позволяет с высокой остью и просто измерять фотоупе постоянные оптических матери" поскольку исключает из процесзмерений автоколлимационный меконтроля правильности положения зца после его нагружения, позвоконтролировать состояние одноого одноосного напряжения в обе, допускает применение станных приборов типа гониометра, акляторной батареи, миллиамперметра.

1608506

Составитель С ° Голубев

Техред Л.Сердюкова

Редактор Е. Папп

Корректор H.Гирняк

Заказ 3610 Тираж 511 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