Способ определения целых порядков интерференции поляризованных лучей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 301078 (21) 2680761/18-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 231280, бюллетень 1чо 47

Дата опубликования описания 2Ы280 (51)М. Кл.з

6 01 У 4/04

Государственный комитет

СССР ло дедам изобретений и. открытий (53) УДК 535.5 (088.8) I

I (72) Автор изобретения

А. И. Пеньковский

Я)

4 (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЯЬМ ПОРЯДКОВ

ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ

Изобретение относится к поляризационно-оптическим измерениям, в частности к фотоэлектрическим измерениям оптической разности хода лучей, например при исследованиях механических напряжений с использованием явления фотоупругости.

Известно несколько способов определения целых порядков интерференции поляризованных лучей, проходящих двупреломляющий объект 1 . °

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения целых порядков интерференции поляризованных лучей, 15 проходящих двулучепреломляющий объект, согласно которому с помощью компенсатора, например Сенармона, находят дробную часть порядков интерференции для монохроматических лучей рабо- 20 чей длины волны %о и q, для монохроматических лучей вспомогательной длины волны %, а затем путем сравнения определяют во сколько целых и-раэ разница между найденными величинами и ор больше заранее известной постоянной величины (-), служащей эталоном для сравнения.

Эта величина является разницей измерений (qo-о, ) приходящейся на 30 один порядок интерференции, при условии, что дисперсия двойного лучепре ломления 0,О.

Если же D Ф О, то величина (; -) уже не является разницей измерений, приходящейся на один порядок интерференции, а отличается от нег на множитель (1 + а), где а 0

Тогда (ор-о )а t e (1 + а)) и применение зависимости (q -q, ) e (m. a-) приводит к ошибочным результатам 2 .

Недостатками данного способа являются значительные погрешности в определении целых порядков интерференции, вызванные наличием дисперсии двойного лучепреломления матери« ала объекта.

Цель изобретения — исключение погрешностей в определении целых порядков интерференции.

Эта цель достигается тем, что перед началом работы с объектом иэ материала с любой неизвестной дисперсией двойного лучепреломления D, производят не контролируемое по спектру изменение вспомогательной длины волны с k, на К, так, чтобы в точке поля интерференции с заранее известным порядком интерференции м для лу»

789689 чей рабочей волны А, контролируемая ось которой совпадает с плоскостью разница между q и дробной частью по: пропускания поляризатора 3 и с плосо рядков интерференции q „ для изменен- костью пропускания закрепленного совной вспомогательной длины волны М», местно с ней поляризатором 14, повоточно равнялась известной величине, рачивают в диагональное положение равной произведению известного поряд- (под углом 45 ) по отношению к главо ка интерференции m на известную по- ным осям выбранной точки объекта 4, стоянную величину эталона сравнения, Анализатор б вращают в одну сторону, согласно уравнению (qo q „)m = (m х например непрерывно с помощью синл лг хронного двигателя 15 с угловой скох ростью Ю . При этом IIo фазовому сдви-! «а гу сигналов фотоприемников 9 и 10, На чертеже представлена схема устотносительно датчика нулевого положеройства, реализующего предлагаемый ния анализатора 6, состоящего из ламспособ. почки 16 и фотодиода 17, например с

Световой поток от источника 1, напомощью цифровых Фазометров 18 и 19, пример белого света, попадает на фор15 определяют углы 8 и 8» между плоскомирователь 2 и в виде параллельного стью пропускания анализатора б и орпучка света проходит поляризатор 3, тогональным направлением к быстрой исследуемый объект 4, четвертьволнооси четвертьволновой пластинки 5. угвую пластинку 5, анализатор 6, диафлы Вр и б соответствуют дробным час. рагму 7 в виде зеркала с точкой, на лы о и

«Я© тям порядков интерференции ц =ррф, которую проектируется поле интерферен- w для монохроматических лучей рабочей ции объекта 4, и делитель 8 света, д, = 8 длины волны р и ц =, для моноHBIIpBBJIHHcb на два Фотоприемника 9 и д р < » %. хроматических лучей вспомогательной

10. Перед фотоприемником 9 установлен длины волны А, . Затем плавно измеинтерференционный фильтр 11 с максимумом пропускания на рабочей длине и длине д няют вспомогательную длину волны с волны, например Ф.р= 546 Нм, а перед 9 до 9, путем наклона интерференционного фильтра 12 и одновременно

Фотоприемником 10 установлен интерконтролируют с помощью решающего устференционный фильтр 12 с возможностью ройства 20 разницу измерений {qp— плавного наклона так, что при нормаль )m до тех пор, пока эта. разница ном положении к пучку его максимум измерений станет равной заранее выпропускания совпадает, например с

% = 578

578 Нм, а при наклоне его макси- бранной величине, например как в слуг чае нулевой дисперсии двойного лумум пропускания плавно смещается в

1 чепреломления, т. е. до момента высторону коротких длин волн % и сов- р

Палавт С РабОЧЕй ДЛИНОЙ ВОЛНЫ ГГс . ДЛЯ полнении равенства (-A )m Pm ° а a. = m x наблюдения интерйерениионной картины Иа и, 1 а, служит визуальный канал 13. Совмест- л.д, х — (m— но с четвертьволновой пластинкой за- Я, 519 креплен поляризатор 14. Анализатор б приводится во вращение синхронным Очевидно, равенство имеет место при двигателем 15. Кроме этого устройст- 40 о во содержит датчик нулевого положения и =

Л -A анализатора состоящий из лампочки и

< а,иа1

16 и фотодиода 17, а также цифровые

Фазометры 18 и 19 и решающее устрой- Это значит, что если в выбранной точство 20. 4 ке объекта 4 порядок интерференции

Определение целых порядков объек- m равняется, например целому числу та 4 производят следующим образом. порядков и (на практике для тарировПеред началом серии исследований ки удобно выбирать именно такие точобъектов иэ нового материала. с неиз- ки), то при любой дисперсии двойного вестной дисперсией двойного лучепре- gg лучепреломления 0 объекта после подломления один раз для данного типа бора %» величина эталона сравнения, I материала производят своеобразную приходящаяся на 1 порядок является тарировку путем плавного пддбора вспо- такой, какой она была при D = 0 могательной длины волны %, выполняя (qo » )n f -57Я 1 ««» следующие действия. у (р 4)" » и =1 гщ 7»8

В пучок света вводят образец или сам объект 4 иэ данного материала, что соответствует в угловой мере по интерференционной картине, наблю- (8 — 9» ) и 10р . даемой с помощью визуального канала дальнейшее исследование полей ин13, определяют точку объекта с зара- терференции поляризованных лучей, нее известным порядком интерференции 49 проходящих объект иэ такого же матеm I» <= и 8, между разце). Поляризатор 3 вместе с чет- плоскостью пропускания анализатора 6 вертьволновой пластинкой 5, быстрая 45 и ортогональным направлением к быст789689 рой оси четвертьволновой пластинки 5.

Углы 8 и 8„ соответствуют дробным частям порядков интерференции о для монохроматических лучей рабочей длины волны и q = - для монохро9 tt матических лучей вспомогательной вновь подобранной длины волны, а затем с помощью решающего устройства

20 (tio старшим разрядам выходной информации) определяют во сколько целых и раз разница между q . и q (найденными по величинам 8а и 8 ) больше постоянной величины, например(, ), введенной в решающее устройство 0 в качестве эталона сравнения.

В результате подбора вспомогательной длины волны 9,,, контролируемая, 15 разница между величинами дробных частей порядков ц и q приводится в со1 ответствие со сравниваемой величиной эталона, т. е. изменяется на величину, пропорциональную коэффициенту дис- З) персии двойного лучепреломления материала объекта o D° . â€,- вЂ, и в процессе сравнения в устройстве 20 получаем истинное значение измеряемого параметра и.

Таким образом, контролируемый о разнице измерений дробных порядков интерференции подбор вспомогательной длины волны .hì один раэ для каждого типа материала объекта позволяет исключить недопустимые погрешности в определении целых порядков интерференции и, возникающие в результате различнЫх величин дисперсии двойного лучепреломления 0 материалов исследуемых объектов, избегая кропотливых измерений 0 и сложных кропотливых спектральных измерений пучков света.

Кроме того, от оператора не требуется никаких расчетов, а для осуществления предлагаемого способа не нужна допол- 4О нительная аппаратура по сравнению с существующими устройствами, решающими подобные задачи.

Как видно иэ примера, операция изменения вспомогательной длины волны от %» вплоть до %о осуществляется простейшими средствами, например путем наклона интерференционного фильтра.

Формула изобретения

Способ определения целых порядков интерференции поляризованных лучей, прошедших двулучепреломляющий объект, состоящий в том, что с помощью компенсатора, например Сенармона, находят дробную часть порядков интерференции для монохроматических лучей рабоо чей длины волны gg и q<, для монохроматических лучей вспомогательной длины волны %», а затем путем сравнения определяют во сколько целых п раэ разница между найденными величинами q и q„ áoëüøå заранее известной постоянной величины — ЙФ служащей эталоном для сравнения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения погрешностей в определении целых порядков интерференции, вызванных наличием дисперсии двойного лучепреломления материала объекта, перед началом работы с объектом из материала с любой неизвестной дисперсией двойного лучепреломления 0 производят неконтролируемое по спектру изменение вспомогательной длины волны с %» на

% так, чтобы в точке поля интерференции с заранее известным порядком интерференции m для лучей рабочей длины волны %, контролируемая разница ме ду qî и дробной частью порядков для измененной вспомогательной длинЬ волны, равнялась известной величине, равной произведению известного порядка интерференции m иа известную постоянную величину эталона срав- . нения, согласно уравнению (q — q )m (tn ) ..

t ho-+» о %»

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Эдельштейн E. И. Вестник Ленинградского университета, 1975, 9 13, с. 112.

2. Эдельштейн E. И. Исследования по упругости и пластичности . Иэд-во

ЛГУ, 1963, вып. 2, с. 153-156.

789689

Заказ 9021/35

Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Качанов

Редактор Л. Кеви Техред й.Щепанская Корректор O.Билак