Устройство для определения оптической толщины изотопных сред

 

439871 ризации и, попеременно отражаясь внутри pe-.îíàòîðà от зеркал 3, выходит наружу, где направляется системой освещения 6 через призму Волластона 7, разделяющую пространсгвенно две взаимно перпендикулярные составляющие компонент поляризации, на щель 9 спектрального прибора 8.

При исследовании самосветящихся сред в области спектра их свечения устройство работает аналогичным образом, только в этом случае пет необходимости в использовании внешнего источника излучения.

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы внешний источник излучения излучал плоско- или линейно поляризованное излуче»ие.

Во втором случае он должен располагаться так, чтобы направление вектора его поляризации составляло угол 45 с направлениями векторов поляризации поляризующих элементов 5. Расположение призмы Волластона, щели с»ектрального прибора также должно быть согласовано с направляющими векторов поляризации поляризующих элементов.

Прохождение излучения через оптический резонатор с элементами поляризации, вносящими различные потери в интенсивности излучения для различных поляризаций, приводит к тому, что интенсивность выходящего из резонтора светового потока для различных компонент поляризации становится различной и зависит от оптической плотности исследуемой среды, постоянных прибора (деполяризацип источника излучения 1, оптических элементов схемы 2, 6, 9, коэффициента, отражения зеркал 3, резонатора и коэффициента пропуска»ия компонент различной поляризации элементами 5). Таким образом, производя измерение интенсивности двух компонент поляризации после спектрального прибора можно определить оптическую толщину или. плотность исследуемой изотропной среды, В общем случае расчетное соотношение для определения оптической толщины слоя

1 Л вЂ” т

llI=x= Ь(4 °, ) где К вЂ” коэффициент поглощения (усиление) среды; / — длина исследуемой среды; х — оптическая толщина слоя; Л вЂ” отношение интенсивностей двух компонент поляризации после прохождения спектрального прибора; т, —— пропускание элемента поляризации 5 для одного направления поляризации; à — постоянная устройства, зависящая от деполяризующих свойств источника и элементов схемы, соотношения пропусканий различных поляризаций поляризатором, коэффициента отражения зеркал R.

Постоянная Г может быть определена простым путем, в начале измерений, когда из резонатора удаляется исследуемая среда и производится измерение начального отношения интенсивностей компонент поляризации Ло, а

4 . о I/т.

Г О (2) . 1 о — т;

При использовании в качестве поляризующнх элементов плоскопараллельных изотроп»ых пластин, установленных в резонаторе под углом Ьрюстера, упрощается юстировка устройства, отпадает необходимость первоначального определения постоянной прибора, снижается время на проведение расчетов.

10 Для таких элементов поляризации расчет»ое соотношение для схемы, изобра>кенной на фиг. 1, а, для самосветящихся и несамосветящихся сред одинаково:

15 Кг = . = — 1п (Я - - (3)

2 Л -- 1/т где т — пропускание поляризации, часть излучения которой отражается пластиной.

Для схемы на фиг. 1, б расчетное соотно20 шение отличается и для сред несамосветящихся, оно совпадает с соотношением (3), а для самосветящихся приобретает более сложный вид:

2т ЯЛ х =1п

1/ (т4-, 1) (,l 1)2 1 2T2(+ 1)2 (4 I ) (I т2) (4) При использовании наклонных пластин ди30 афрагма 10 спектрального прибора 8 применяется для выделения только одного типа собственных колебаний резонатора.

Таким образом, устройство для определения параметров изотропных сред позволяет

55 при известных коэффициентах пропускания т и отражения R определять простым путем оптическую толщину слоя х, а при известном /— и коэффициент поглощения среды К.

Кроме того, при использовании источника излучения и элементов, не имеющих деполяризации, схема устройства позволяет определить и значение одного из расчетных параметров (т или К) в начале проведения измерений, если один из этих параметров измерен какимлнбо другим способом.

Такая гибкость устройства дает большие преимущества в его использовании в метрологии прозрачных, слабопоглощающих, поглощающих и усиливающих сред. Расчет показыва50 ет, что с помощью такого устройства можно измерять следующие коэффициенты оптических толщин и коэффициенты поглощения и усиления веществ.

Для несамосветящихся сред

55 хот2,5до10 — 1

К от 350 см до 2 10 — см

Для самосветящихся сред х от 7 до 10

Кот70см — до 10 "см

Точность измерений для различных интервалов измеряемых параметров и областей спектра колеблется от 0,5 до 20 /о.

Приведеные расчеты справедливы для толщины исследуемых сред в пределах от 10

55 ДО 10 см.

439871

V. действия, чувствительности и точности измерений, в резонаторе расположен, по крайней мере, один поляризующий элемент с различными величинами пропускания взаимно пер5 пендикулярных компонент поляризации излучения, а перед резонатором установлен источник плоскополяризованного излучения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный поляризующий элемент выпол10 нен в виде изотропной плоско-параллельной пластины, устанавливаемой в резонаторе под углом Брюстера. а

+%58B

3 б 7

Составитель Р. Архипов

Техред Г, Васильева

Корректор Л. Котова

Редактор Б. Нанкина

Заказ 7311 Изд. № 1910

ЦНИИГ1И Государственного комитета по делам изобретений и

Москва, 7К-35, Раушская

МОТ, Загорский цех

Предмет изобретения

1. Устройство для определения оптической толщины изотропных сред, содержащее широкополосный источник излучения с системой формирования параллельного пучка света, открытый оптический резонатор, с размещенной внутри него исследуемой средой, призму Волластона и спектрограф, отличающееся тем, что, с целью определения положительной и отрицательной оптической толщин, как самосветящихся, так и несамосветящихся сред в широком диапазоне спектра, повышения быстроТираж 760 Подписное

Совета Министров СССР открытий наб., д. 4/5