Способ определения показателя преломления клиновидных образцов

 

Сущность изобретения: освещают клиновидный образец и размещенную за ним зеркальную поверхность монохроматическим светом через диафрагму, получают первое изображение этой диафрагмы, сфорИзобретение относится к области измерения оптических параметров веществ в частности к угловым способам измерения показателя преломления. Известны угловые способы определения показателя преломления, основанные на измерении предельного угла преломления или угла полного внутреннего отражения , с последующим расчетом п. Недостатком этих способов является обязательное использование специального угломерного устройства, определение показателя преломления с помощью которого является довольно сложной процедурой, кроме того, данный способ позволяет рассчитывать п с довольно невысокой точностью - до единицы четвертого знака после запятой. Наиболее близким к изобретению является способ определения показателя преломления клиновидных образцов. мированное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через клиновидный образец, второе - образованное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через образец при двукратном отражении внутри клина, третье - образованное излучением, прошедшим через образец, при двукратном отражении внутри него, отраженным от зеркальной поверхности и прошедшим вне исследуемого клина, измеряют угловые расстояния между первым и вторым изображениями О и между первым и третьим изображениями Ј&, а показатель преломления п образца определяют из соотношения п Qi/2Q - Й1 .2 ил. включающий освещение образца монохроматическим светом через диафрагму, получение двух автоколлимационных изображений этой диафрагмы от первой и второй по ходу излучения поверхностей образца , измерение расстояния h между ними получение двух дополнительных изображений диафрагмы, образованных излучением, отраженным от зеркальной поверхности, установленной за образцом, и излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через этот образец, измерение расстояния 12 между полученными изображениями, а показатель преломления образца определяют из соотношения: &( Недостатком данного способа является необходимость получения изображений непосредственно от поверхностей клина, т.е. (Л с -ч о 00 Ј 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 N 21/41

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857973/25 (22) 07.08.90 (46) 23.10,92. Бюл. М 39 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Л.А.Герасимова (56) Афанасьев В.А. Оптические измерения.— М.: Высшая школа, 1981, с. 107 — 115.

Авторское свидетельство СССР

М 1458779, кл. G 01 N 21/41, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КЛИНОВИДНЫХ ОБРАЗЦОВ (57) Сущность изобретения; освещают клиновидный образец и размещенную за ним зеркальную поверхность монохроматическим светом через диафрагму, получают первое изображение этой диафрагмы, сфорИзобретение относится к области измерения оптических параметров веществ в частности к угловым способам измерения показателя преломления.

Известны угловые способы определения показателя преломления, основанные на измерении предельного угла преломления или угла полного внутреннего отражения, с последующим расчетом и.

Недостатком этих способов является обязательное использование специального угломерного устройства, определение показателя преломления с помощью которого является довольно сложной процедурой, кроме того, данный способ позволяет рассчитывать и с довольно невысокой точностью — до единицы четвертого знака после запятой.

Наиболее близким к изобретению является способ определения показателя преломления клиновидным образцов, ° ЯЛ„, 1770848 Al мированное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через клиновидный образец, второе — образованное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через образец гри двукратном отражении внутри клина, третье— образованное излучением, прошедшим через образец, при двукратном отражении внутри него, отраженным от зеркальной поверхности и прошедшим вне исследуемого клина, измеряют угловые расстояния между первым и вторым изображениями Q u между первым и третьим изображениями 4, а показатель преломления и образца определяют из соотношения и =- Q>/2D —

Я . 2 ил. включающий освещение образца монохроматическим светом через диафрагму, получение двух автоколлимационных изображений этой диафрагмы от первой и второй по ходу излучения поверхностей образца, измерение расстояния ) g между ними получение двух дополнительных изображений диафрагмы, образованных излучением, отраженным от зеркальной поверхности, установленной за образцом, и излучением, прошедшим через образец. отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через этот образец, измерение расстояния 12 между получен н ыми иэображениями, а показатель преломления образца определяют из соотношения: и!

I> — 4 (1)

Недостатком данного способа Является необходимость получения изображений непосредственно от поверхностей клина, т.е.

1770848 в отраженном свете, что приводит к повышенным требованиям v, плоскостности поверхностей образца, в противном случае качество четырех иэображений отличается друг от друга и погрешность в определении показателя преломления увеличивается, Кроме того, для получения изображения только от зеркальной поверхности необходимо часть излучения направить мимо исследуемого образца, что тоже усложняет реализацию способа.

Целью изобретения является повышение точности способа определения показателя преломления.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения показателя преломления клиновидных образцов, включающем освещение образца монохроматическим светом через диафрагму, получение первого иэображения этой диафрагмы, сформированного излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через образец, дополнительно формируют два изображения диафрагмы, второе образованное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через образец при двукратном отражении внутри клина, третье — образованное излучением, прошедшим через образец, при двукратном отражении внутри него, отраженным от зеркальной поверхности и прошедшим вне исследуемого клина, измеряют угловые расстояния между первым и вторым изображением Q< и между первым и третьим изображением Я, а показатель преломления и образца определяют из соотношения и1

2K— : я1

Известно, что при установке первой по ходу луча грани клина и зеркала нормально или под малым углом с к падающему излучению получаем 3 изображения входной диафрагмы установки: первое сформировано излучением, прошедшим через клин, отразившимся от зеркала и вышед. шим через клин, второе — излучением, прошедшим через клин, отраженным от зеркала и вышедшим через клин, при этом дважды отразившимся от поверхностей внутри него. В приближении малых углов расстояние между этими двумя изображениями запишется в виде

2а (2n — 1}+ е — 2а(п — 1) -я = 2 an =Q>, Третье изображение„образованное излучением, прошедшим через образец, при двукратном отражении внутри него, отраженным от зеркала и вышедшим мимо кли10 ная диафрагма 3 и последовательно размещенные на ней зеркальный объектив

20 4 и плоское зеркало 5, исследуемый клин 6, 30

55 на, расположено от первого изображения на расстоянии:

a(3n — 1)+ е-2a(n — 1) -е=

=a(n+ 1) =Я, где a — угол клина.

Таким образом, получение 3-х изображений входной диафрагмы и измерение расстояний 0> и Я позволяет рассчитать показатель преломления по формуле: иИ1

2 Д вЂ” 0

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — ход лучей в клиновидном образце.

Устройство включает в себя источник 1 света, установленный по ходу луча конденсор 2, в фокусе которого расположена входзеркальный объектив 7 и регистрирующее устройство 8.

Способ осуществляется следующим образом. Клиновидный образец 6 помещают перед зеркальной поверхностью 5 и освещают параллельным пучком монохроматического света от лазера 1 в плоскости регистрирующего прибора 8 наблюдают три изображения входной диафрагмы. Измеряют расстояние И1 и Я и рассчитывают показатель преломления и образца по формуле и1

2! Г

В конкретном варианте определения показателя преломления клиновидных образцов в качестве монохроматического источника света использовался лазер с А=

632Я нм, Измерение расстояний Q и Я при фотоэлектрической регистрации осуществлялось с точностью до 0,005 мм, В результате расчетов получены результаты n1 = 1,46940 и nz = 1,51468, что соответствует стеклам ЛК6 и К8 с точностью до единицы пятого знака после запятой. Повышение точности достигается за счет увеличения расстояния Q no отношению к I> почти в 3 раза при равенстве расстояний

Яи Iz.

Формула изобретения

Способ определения показателя преломления клиновидных образцов, включающий освещение образца монохроматическим светом через диафрагму, получение первого иэображения этой диафрагмы, сформированного излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошед1770848

Составитель Ю. Гринева

Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор Т. Иванова

Заказ 3737 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 шим через образец, и определение искомого показателя преломления расчетным путем, отличающийся тем. что, с целью повышения точности и упрощения способа, дополнительно формируют два иэображения диафрагмы, второе образованное излучением, прошедшим через образец, отраженным от зеркальной поверхности и вновь прошедшим через образец при двукратном отражении внутри клина, и третье, образованное излучением, прошедшим через образец, при двукратном отражении внутри него, отраженным от зеркальной поверхности и прошедшим вне исследуемого образца, измеряют угловые расстояния

5 между первым и вторым иэображением

Q и между первым и третьим изображением Я, а показатель преломления и образца определяют иэ соотношения ф и — ц «-,