Поляриметр для определения разности хода методом компенсации сенармона

 

Соцмалнстнческмк

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИ ЕПЛЬСХВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву ч

1 оц 74.Я74 51 „,,(„г (22) Заявлено 040} 78 (21) 2565395/18-10

С 02 В 5/20 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0707.80. Бюллетень ¹ 25 (53) УДК 535.568. 1 (088. 8) Дата опубликования описания 10. 07. 80 (72) Автор изобретения

Е. И. Эдельштейн (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени гссударственный университет им. А. A. Жданова (54) ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ХОДА

МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ CEHAPMOHA

Изобретение относится к области техники оптико-механических приборов, а более кон кретно к приборам, измеряющим оптическую разность хода в свете .газоразрядных ламп методом компенсации Сенармона.

Газоразрядные лампы, используейые в таких приборах, дают свет несколь", ких длин волн. Для точного измерения 10 разности хода надо выделить свет одной, нужной длины волны с требуемой степенью чистоты. Это достигается при помощи светофильтров, как правило составных. И

Сущность метода компенсации Сенармона состоит в том, что эллиптически поляризованный свет, выходящий из исследуемого объекта, пройдя четвертьволновую пластину, определен-,ф ным образом ириентированную, превращается в плоскополяризованный, плоскость пропускания которого повернута по отношению к первоначальному положению на угол пропорциональный вели- 25 чине измеряемой разности фаз, Этот угол измеряют, поворачивая анализатор до наступления темноты. Таким образом, можно определить величину измеряемой разности фаз. Зб

Если в момент компенсации в длине волны, выделенной составным светофильтром, свет других длин волн, входящих в,спектр газоразрядной лампы, не будет достаточно погашен, тр не,— льзя будет точно определить положение анализатора, дающее темноту. Поэтому качество составного светофильтра, выделяющего требуемую длину волны, очень сильно влияет на точность компенсации.

Известен способ выбора марок сте-. кол и их толщин для выделения одной длины волны (1). Критерием для этого выбора служит коэффициент чистоты . равный отношению энергии, получаемой приемником света в выделяемой длине волны к сумме энергии, получаемой во всех длинах волн. Сорта стекол для светофильтров и их толщины выбираются так, чтобы коэффициент чистоты был как можно ближе к 100%, но чтобы при этом коэффициент пропускания в выделяемой длине волны был достаточно велик.

В научной (отечественной и зарубежной) и патентной литературе другие способы определения параметров светофильтров не описаны.

746374

Указанный способ не может быть применен для определения толщин светофильтров, входящих в прибОры, измеряющие разности хода методами компенсации, положение которой определяется по наступлению темноты, так как в момент компенсации энергия, получаемая приемником света в выделяемой светофильтром длине волны, доводится до нуля, благодаря чему и коэффициент чистоты также стремится к нулю, независимо от состава светофильтров.

Таким образом, известный в литературе способ выбора сортов стекла светофильтров и их толщин не может обеспечить получение точных измерений методом компенсации. 15

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и обеспечение возможности достижения заданной точности компенсации по методу Сенармона при наибольшем коэффициенте про- () пускания в выделяемой длине волны.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нахождения толщины светофильтров по измерениям спектральных коэффициентов поглоще- 25 ния, известным спектральным яркостям источника света и спектральной чувствительности приемника света, предварительно, по этим данным, отбирают множество толщин, которые удовлетво1 ряют новому критерию качества светофильтров и затем, в отобранном множестве, находят толщины оптимального светофильтра по наибольшему значению коэффициента пропускания.

В качестве нового критерия прини мается отношение суммы энергий, получаемых приемником света в момент компенсации во всех длинах волн к энергии, получаемой приемником в длине волны, s которой производится ком- 40 пенсация, на пределе заданной точности измерений. Для того, чтобы можно было получить заданную точность компенсации О, нужно чтобы это отношение было меньше единицы. В противном случае фон будет больше, чем наименьшая величина, которую мы хотим измерить. Поэтому измерение с такой точйостью будет невозможным. При компенсации по методу Сенармона ука" ванный критерий имеет следующий вид

K 3(К) Ч(3)Т (A)... : (Ë) 51п ГЯ вЂ”

L=

1(3-, )Ч(А „) С (Х„)...(.""Р. )ьм В. где )(Л) — энергия излучения источни55 ка света в длине волны Л; J(il) — чувствительность приемника света в той же длине волны; (Л)- (Ч-коэффициенты пропускания бО в длине волны А светофильтров, входящих в составнойу Ро1Ч(А<Д вЂ” те же величины,относящиЬ (Хо).. (A. ) еся к выделяемой длине волны A.о, . 65

6) — точность компенсации метоР дом Сенармона; — измеряемая разность хода.

Измерив спектральные коэффициен, . поглощения выбранных сортов стекла, нужно определить толщины этих стекол так, чтобы удовлетворяя критерию . качества светофильтров 4 а 1, обеспечить требуемую точность компенсации.

Для данных сортов стекла светофильтров, входящих в составной, может существовать множество комбинаций их толщин, удовлетворяющих указанному критерию качества. Оптимальным будет составной светофильтр из числа удовлетворяющих этому критерию, у которого будет наибольший коэффициент пропускания в выделяемой длине волны.

На чертеже представлена оптическая схема поляриметра.

Схема содержит источник света 1, (газоразрядная лампа); составной светофильтр 2, определенный указанным выше способом, выделяющий свет нужной длины волны с заданным значением коэффициента качествами конденсор 3, создающий пучок параллельного света, освещающего объект 5; поляризатор 4; исследуемый объект 5, пластинка 6 Л(4 соответствующим образом ориентированная по отношению к поляризатору; анализатор 7; объектив 8, создающий на сетке 9 изображение исследуемого объекта и интерференционной картины; сетка 9; окуляр 10.

Проводимые на поляриметрах исследования поляризационнооптическим методом, в котором компенсация по методу Сенармона является основным спо-. собом измерений, позволяют определять размеры и конфигурации деталей машин и сооружений, обеспечивающие их прочность при минимальных размерах и весе.

В качестве примера применения предлагаемого поляриметра приводится следующий. В указанном выше прототипе рекомендуется для селенового фотоэлемента в качестве приемника энергии ряд комбинирозанных светофильтров для выделения из спектра ртути линии в 546 нм. Из числа рекомендованных наибольший коэффициент частоты (99,1Ъ) дает светофильтр, состоящий из стекол ОС-11, ПС-7 и С3С-21, каждый толщиной в 5 мм. Указано, что такой светофильтр дает коэффициент пропускания в выделяемой длине волны в 40, 1%.

Для рекомендованных прототипом толщин точности @=10 разности хода в 9 порядков и, используя известные коэффициенты спектрального поглощения, получается коэффициент качества равный 224 92 вместо величины меньшей, чем единица, Таким образом, такой светофильтр не дает возможности компенсировать с точностью в 10 . Можно показать, /46374

Формула изобретения

1 2 Я 4

Составитель В. Ванторин

Редактор И. Квачадзе Техред И. Асталош Корректор М. Вигула

Тираж 569 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3937/35

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что он позволяет компенсировать методом Сенармона только с точностью в 230, что в большиистве случаев совершенно недостаточно.

Применив предлагаемый способ, мы получили другие толщины тех же сортов светофильтров (ОС-11-1 мм, ПС-7-10,8 мм, C3C — 3,8 мм), которые дают для 8 = 10 и разности хода в 9 порядков, 1 = 0,97. При этом коэффициент пропускания в выделяемой длине волны равен 51,4% вместо 40,1% по

Каталогу.

Таким образом, благодаря изменению составного светофильтра,предлагаемый поляриметр даст чувствительность в 15 раз большую, чем прототип. 5

Поляриметр для определения разности хода методом компенсации Сенармо- 20 на, содержащий источник света, составной светофильтр, конденсор, четвертьволновую пластинку, анализатор, объектив, сетку и окуляр, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью 25 повышения точности измерений, составной светофильтр выполнен из выбранных сортов стекла с толщинами

его элементов, удовлетворяющими следующим условиям. 30

Коэффициент качества Ь должен быть меньше единицы

s(a)w(a)z(v. z" {л)йьъю(-"- — )

З(А. )Ч(Х„) (o)... Ñ (ko)san B

Л, <4 где 3 (k) — энергия измерения источника света в длине волйыА;

Ч (Х) — чувствительность приемника света в той же длине волны (ОЮ (М-коэффициенты пропускания в длине волны 1светофильтров, входящих в составной; (o) V(Ao)) те же величины относящи.Г (Л„).... п() еся к выделяемой длине волны Л у

Π— чувствительность компенсации методом Сенармона д — измеряемая разность хода; а коэффициент пропускания

М в выделенной длине волны м()= с (k W"(A. )..:c O ) максимален.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог цветного стекла. М., Машиностроение, 1967, с. 16 (прототип) ..