Способ определения показателя преломления твердых сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХНРРРАОРРАСРРКРЕСПУБЛИК ЭЮ 9 С 01 21 41 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРОНОИУ ОВИВВТВОАОТВУ Ъп ат, 2 Ф соэ 9 -соэ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 228300, кл. С 01 Я 21/41,1968.2. Авторское свидетельство СССРУ %23143; кл. С 01 Я 21/41, 1978,3. Известия АН СССР, Йеорганические материалы. Т,16, М 1,1980, с, 159-160 (прототип),(Ъ 4)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ СРЕД путемuропускания через образец исследуемой среды, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, монохроматического пучка света в получением ин.Ва 1017978 д тдрферограмьи, о т л и .ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения точности определения показателя преломления и упррщення способа, плавно изменяют угол падения пучка света 9 Напластинку в пределах Оф 090 о, определяют изменение порядка интерферен-.ции Ьщ на интерферограмме между двумя значениями, соответствующими двумразличным углам падения Ои 82, и находят искомый параметр по формуле где А - длина волны пропускаемого из-ЕФлучения;Т - толщина пластинки.Изобретение относится к тех- -. нической физике, конкретно к методам и аппаратуре для измерения показателя преломления твердых сред (преимущественно высокопреломляющих твердых материалов). 5Известны различные способы иэмерения показвтеля преломления сред: гониометрические О),осуыествляемые путем определения углового откло нения пучка .света призмой изисследу емого материала; фотометрические 2, в которых показатель преломления нахсчится посредством определения энергетических или .фазовых (поляризационных) характеристик света, отражен- ,15 ного на границе исследуемой и образцовой сред.Однако и гониометрические и фотометрические способы затруднительно исполь-зовать для измерения показателя преломления высокопреломляющих твердых ма" териалов:, первые иэ-за необходимости изготовления исследуемого образца в виде призмы значительных размеров и высокого качества, что зачастую не)возможно ввиду небольших размеров :.синтезированных образцов новых материалов; вторые - поскольку они требуют использования в качестве образцовой среды более высокопреломляющий материал, чем исследуемый, что в нашем случае практически невоэ. можно.Наиболее близким к предлагаемому является способ,. который осуществляется путем пропускания среды через об- З 5 разец, выполненный в виде плоскопа- паллельноЯ пластинки, многохроматического пучка света с получением интерферограммы, Преимущество интерференционного способа состоит в том, что 40 при его использовании исследуемый образец изготавливается в виде небольшой достаточно тонкой плоскопараллельной пластинки. Это резко упрощает технологию его изготовления (по 45 сравнению с призматическим образцом). и, что самое главное, позволяет сохранить исследуемый объект для его дальнейшего использования (изготовление из объекта призматического образца практически приводит к егоуничтожению) 33Недостатками известного способа являются сложность процесса измерения и невысокая точность. Сложность процесса измерения объясняется тем, что измеряемый порядок интерференции в составляет величину от нескольких сотен до нескольких тысяч и поэтому не может быть непосредственно определен в,данном. эксперименте, Для 60 нахождения в используют методику; которая состоит в том, чтЬ сначала хаким-либо независимым способом находят показатель преломления и Ло на некоторой фиксированной длине вол. Фны В, По этим данным находится щ Л/на данной длине волны. затем по ин терферограмме определяется количество интерференционных порядков между длинами волнЛ и Л, соответствующий данной длине волны порядок щЛ и далее искОмое значение и. Данная методика определения щ весьма сложна и требует дополнительной аппаратуры для определения пНевысокая точность. известного способа объясняется трудностямиоточной идентификации данной. волны, а такжеограниченной длиной когерентносги используемого монохроматического.света. Последнее обстоятельство дает возможйость получения интерферограммы лишь для очень тонких образцов (1100 мкм), а следовательно, достигается низкая чувствительность.Целью изобретения. является упрощение процесса измерения и повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения по. - казателя преломления твердых тел путем пропускания через образец исследуемой среды, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, монохро-. матического пучка света с получением интерферограммы, плавно. измеряют угол падения пучка света на пластинку в пределах 04090, определяют изменеание порядка интерференции Ьщ на интерферограмме между двумя значениями, соответствующими двум различным углам падения 61 и 9, и находят иско. - мый параметр по формулеЬ и ЬП 1Л И созВ -соЕ 2 1 где Л - длина волны пропускаемогоизлучения;- толщина пластинки.На фиг, 1 показана принципиальная схема устройства (рефрактометра), реализующего способ; на фиг, 2 - отрезок записи на ленте самописца, где. по. казана запись интерферограммы (а) и сигналов датчика углового положения образца (б) .Устройство работает следующим образом.Свет от монохроматического источника 1 (лазера) с фиксированной длиной волны направляют на исследуемый плоскопараллельный образец 2, Прошедший световой поток регистрируется фотоприемником 3. С помощью электродвигателя 4 образец постепенно плавно наклоняют по отношению к оптической оси, При э-.ом изменяется угол падения светав на интерферомезр, что приводит к периодическому изменению1017978 Составитель С.Непомн ТехредО,ВецееааРедактор И,Пеарова е удимае Заказ 3528/41 . ВЙИИПИ Госуда по делам иКорректор Л. Бо ион Тираж 973рствениого комитета.СССэобретеиий и открытийва,Ж, Раущская наб.4/юефилиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проекта 3светового потока на входе фотоприем-. ника. Фотоприемник подключен к са- мописцу, на котором регистрируется интерферограмма в,виде чередующихся, максимумов и минимумов.В ириводе наклона образца имеется. датчьк угловых положений 5, так-. же.подключеннцй к самописцу б, который через ацределеан)юй угол,(;йапри-: мер,череэ 15 о)вьщает импульс. система этих угловых импульсов регист-. .Ю рируется на ленте одновременно с интер-; ферограммой (фиг. 2) .Определяя.на ленте самописца ко- ;личество. интерФФренциониык порядков . д в;между двумя пройзводьными углами. 35 .падения Зи 9, находят искомое эна%ениф и)( по: формуле 3.,=:.; , . АЗФ2+ .мэ:9 -фоэ 9 ф2: .л где,Ф:-.,толщийа пластйвкиА -".флина волны.света. р 5Как: эИдио:, для .окрепления и по предлагаемомуспособу не треЬуется : наХожДение аб 4 олвюно 1 о порядка иитерфереиции:й, а иеобхщйц 4 о лишь нахождение изменения-поредка е при изменении, . - угла падейия света:Ьва.образец, что 30 осуществляется, нвпОсредствейно в дан ном эксперименте.Угол падения света , целесообразно выбрать в.предлак от 30 до,ббо, при Этом разность хода почти:линейно зависит от 9, а следо 35 вательно углавая ширина интерференцнонных максимумов остается практически, неизменной, что дает воэМожность проиЗводить точное измерение дробных долей порядка методом линейного интерполирования.для измерения и на некоторой другой длине волны света необходимо. сменить длину волны источника света и повторить аналогичные. действия,т, е. записать интерферограмму при изменении угла. падения.Возможно одновременное измере-. ние п на нескольких длинах волн, При этом образец освещается одновременно, несколькими источниками света, а прошедшее, излучение разде. ляется на ряд фотоприемников (согласно количеству длин волн),сигналы которых подаются на многоперьевой. самописец, где эаписывгпотся одновре. менно все интерферограммыТаким образом, предлагаемый спО- соб позволяет упростить процесс измерения, поскольку он не требует пред-. варительного знания показателя преломления на какой-либо длине волны и аппаратуры для его определения,кроме того, преимуществом предла гаемого способа является возможность использования монохроматических источников света с.высокой когерентщ иостью излучения (лаэеров) . Испольэоф ванне таких источников света позволяет"получить контрастные интерферограммы при толщине образца порядка 1 мм н даже более, что.приводит к по" выщеиию чувствительности иэмерения а следовательно, и точности.