Способ измерения показателя преломления светорассеивающей среды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ЯО 97(51 21/45 БРЕТЕН ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ ЕТЕПЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Черновицкий ордена Трудового Красного Знамени государственный университет(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТОРАССЕИВАКЮ 1 ЕЙ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к физической оптике и может быть использовано для измерения показателей преломления различных светорассеивающих сред, таких как растворы, суспензии, газовые среды. Способ включает расщепление поля оптического излучения на две составляющие, формирование взаимно ортогональных циркулярных поляризаций расщепленных составляющих поля, помещение исследуемой среды на пути одной из составляющих. После прохождения через исследуемую среду части излучения выделяют из нее нерассеянное и однократно рассеянное в направлении распространения излучение, выравнивают интенсивности этой части излучения и не проходящей через исследуемую среду части излучения, а затем осуществляют их оптическое сме- Ре шение. По резульатам смешения регистрируют поворот плоскости поляризации результирующего поля, по которому определяют показатель преломления исследуемой среды. 2 ил.Ф%Изобретение относится к физической оптике и может быть использонано для измерения показателейпреломления различных снеторассеивающих сред, таких как растворь:,суспензии, газовые среды.Целью изобретения является полышение точности измерения показателяпреломления светорассеивающих срец.Ка фиг.1 представлена блок-схема устройства реализующего способ;на фиг.2 - схема устройства,Блок в схе устройства содержитследующие блоки-операторы, разл.:ещенные последовательно: излучателььийблок 1, светоделительггый блок 2,блок 3 нейтрадльгих ослабителейоптического излучения, блок 4 компенсации разности хода разделенныхпучков, поляризагтионные блоки 5,исследуемое вещество 6, фильтрующийблок 7, смесительный блок 8, блоканализатор 9 поляризации и фотоэлектрический блок 10 регистрации.Устройство содержит источник 11излучения, снетоделитель 12 зеркала 13, нейтраль)тый Ослабитель 14компенсатор 15 разности хода лучей,состоящий из подвижного и неподвижногс фазовых клиньев, смеситель16 гучков, которые Б совокупностисоставляют интерферометр, Нарядус этими элементами устройство содержит поляроиды 1 и пластинкиЭ/4 18 составляющие поляризационныеблоки, объективы 19 и 20 и диафрагму 21, составляющие оптическийф 1)льтрующий блок, модулятор 22 Фа -радея, анализатор 23 линейной поляризации, составляющие блок-анализатор поляризации и фотоэлектрт ческий блок 24 регистрации.Размер диафрагмы 21 выбирается Бсоответствии с размером первогодифракционного минимума н картинеЭйри из условия:(1 = 1,22 3 1/3где 3 - циаметр диафрагмь:;,Ъ -. длина волны излучения,- фокусное расстояни объекти ва 19;- рабочий диаметр объектива19,2 Г) дт т На вход устройства поступает оптический сигнал, который разделяется 55 светоделителем 12 на две составляющие.С помощью поляроидов 17 и аластинок 3) /4 18 в двух каналах интер(3= ООМ:.1 Ра 3 аДЯЮТС. Б Заидгнс ОРТСГО" нал 1 ые циркуляр:10 псляризсванньге составляющие г(031 я. ", Объектн,см канале 1)гнтерфе.)ометра располагается кювета 25 сс срецсй, Б.10(1"Лающей вкачес:ве оснс,ы 1 ма(рггцгт( рассеивающей с г)(дды 1 наг(риг Р 1) т дис ти 3(лирсн ат(- не(5( Бодаг 1.; .)10(Г( сл.,Тгае рассеЯниеиз 3)упения 1- 11 рсисхсдит ., , е . Бееизлучение прошедшее через среду, объективом 19 со(гграется Б его фокусе )1 Л(-"-дитГЕ,Е д( дтт-фт) дгнтт 21 ра" (10- 3101(лн(1 Е И )ОР(а КОТОРОЙ ПОЛНОСТЬЮ СОГ)"БЕтстБУЕт ,3011 Р фОКл 3(Ь)1010 11 ятнат)("Т 1 т(ия (гсь( К(Ив Д 3)1 И дття(,е 3 тг;,гатти тгз "1,т(1 днид 111 сгг(ЕДШРтО ттН -а(гт;,сггг;у 21, 1мп(-нсатОр 1(3 разнОстиходя лужит для выравнивания спти,тЕСКОГС 1 11,т,(гт ттдлт чрнн 51 Б Об ЕхтНО.",1 ИОпорном каналах. Б этом случае навыходе устройства интерференционнаякартина отсутствует. ЛГ 3 скольку ортовгснальнс поля . Из Она)1 н 11 е сзет ОныеБсл;-:ъг не инте 1)фе(груютСуммарноеСг)(д 1 ОБОЕ ПГ),11 ", - ттс Бы(0(Е УС ТРОИстн ахарак" еризуетс; некстовсй детерминиррн-н;той ттсля)и-а 1(т:,.ейБ 031 учаеРантдгскнтенс:1 Б (иьгх Б эаимнс сРтогснальидах ггир(улярных тгсляризаций лсляриза(л;я зч 3 ть(иг)уюгтего из.гут гения линеик 11. и .:арактет)1 "зуется некОтсрьгм.РБУЯЯРной :.ддстью наблюд=.е=Я Бассея 1 ОГ изл(чу".1(и((1)т)31 -13 т.Оггес уст) 1 1(: тт С, С)1-)1(ит ТГЛЯ:,-.ЬТЦЕ тЕ 1 ти.: РГУ).ЯП"1 д,;т илл; тРд;гг 8 р т -;:; тл Ге.(31 гзац 51 акт ОБ ра ( еЯБ 1 ИЯ 11 (1)и 3.ьт0( 1(1;,:;, Снтт 1 аа ( Я Б",-;(Етгсннгд 0 еть ИЗЛУ -=.-:Ог(тт.3 а : этси синине 1 опо:".т.:(Гь(, Г;.,Иате тдтнтет)(лд 30(;етт.а и( ОльзуР", Г Я 11 а(30 и НГйтг ал( )тьгт сви Гдя)гттьтО(г.,Тзнсхяюгик Бг 1)мнг из сть иктен:.";:.,н:)сть;гн(1)( ( сетан,)тя)т:тит;, )(;)тст 31 е и с.апают ),а Тестте:-. ( б ту(11(сн.Ггс)тяп "зац 110 гньгй б.т(ск"аьта 31 изатООБместс 1.-. юстсэле 1)31. - ;30)(иг блоксрет 51;,(Оа тии Г,Г 1(трат 1 ля из.ге)ения а )т;,1(.,)а )т;ттгт ейной 110 ляси.апии 13(дзттль - тирую 1(1 егс излучения . Йа (10 ду 3151 тОБ Фарадея годается переменное (.ину. Оидальггое Напра.:;ение слзеделенной частот 1 , с помощью чего раскачиББГ т,я т(31 Г)(1(с ть тгсдяригации Г 3 е зуттьтирующегс из 31 ттчения, Бращая ана -лизатор линейной поляризации, добиваются удвоения частоты 21 сигнала, регистрируемого фотоэлектрическим блоком. Снимая отсчет по лимбу анализатора, находят азимут линейной поляризации 06 результирующего излучения. Возникшая в результате внесения рассеивающих частиц в среду разность азимутов поляризации Ы -К 0 функционально связана с наведенной разностью хода лучей в плечах интерферометра соотношением:00 0-360огде ь 0 = й в 0 80 - толщина кюветы,Таким образом, формула для определения показателя преломления записывается в виде:КФ 00 Яп = п,+ьп= н +3600где и, - показатель преломления свя-. зующей среды-матрицы.Тип поляризации результирующего излучения очень чувствителен к вариациям разности хода лучей в плечах интерферометра. Даже при изменениях разности хода значительно меньших я тип поляризации существенно изменяется. В способе используются взаимно ортогональные циркулярные поляризации составляющих поля, что дает линейную поляризацию результирующего излучения с определенным азимутом поляризации. При возникновении добавочной разности хода между ортогональными компонентами на величину Ъ азимут линейной поляризации результирующего поля изменяется на 360 . Поскольку азимут поля 0ризации можно измерять с точностью до секунд, то, соответственно, точность измерения разности хода составляет величину 1 О Яа точность измерения изменения показателя преломления будет соответственно 1 О 9/При оптическом смешении двух пучков с ортогональными циркуляционными поляризациями поляризация результирующего пучка будет линейной только в случае равенства интенсивностей пучков. Если же интенсивности пучков не равны, то в результате получаем эллиптическую поляризацию . Азимут линейной поляризации излучения определяется с большей точностью, нежели азимут эллиптической,Это связано с тем, что в случае эллиптической поляризации излученияопределение максимума сигнала врегистрирующем блоке, по которомусудят об азимуте поляризации, затруднено наличием фонового сигнала,обусловленного отличием поляризацииизлучения от линейной. Это являетсяследствием закона Малюса,10 Согласно закону Малюса интенсивность линейно поляризованного излучения, прошедшего анализатор, определяется из соотношения:3=30 С 05 0115где м, - угол между плоскостью поляризации излучения и осьюанализатора.В случае эллиптически поляризованного излученияг 03 осо 5 к 1 фог СО 5ЧО к) до сс 5 01 ф ог 5 0,где 0 - соответствует 11 большой полуоси эллипса поляризации;,г- малой полуоси эллипса.Погрешность измерения системы определяется величиной 3301 ы что в ЗОслучае линейно поляризованного излучения составляло:13010,.23, СОБЫ, 5100,35 а в случае эллиптически поляризован-ного излучения она будет:33/дМ, =230, со 5 0, 51 оМ, + 230 г соб 0 с,ь 1 о 0, = 2(30, 3 огс 05 К510 ф 1,40Интенсивность 3 , соответствую-,)щая большой оси эллипса поляризации в нашем случае равна 0 - интенсивности линейно поляризованного излу чения, а интенсивность 3, , соответствующая малой оси эллипса поляризации, равна разности интен-, сивностей между смешиваемыми пучками.Таким образом, выравнивание интенсивностей смешиваемых пучковустраняет эллиптичность реэультрующего пучка, а следовательно,повышает точность измерения.55Формула изобретенияСпособ чзмерения показателя преломления светорассеивающей среды,213397 12 13 17 3 25 Я Е 1 О .16 Составитель С.ГолубевРедактор Р.Цицика Техред З,Палий Корректор С,Черни Заказ 777/54 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытийфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 включающий расщепление поля оптического излучения на две составляющие,помещение исследуемой среды на путиодной из составляющих, оптическоесмешение двух составляющих поля навыходе излучения из образца и определение показателя преломления, о тл и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, послерасщепления поля оптического излучения формируют взаимно ортогональныециркулярные поляризации расщепленныхсоставляющих поля, а послепрохождения через исследуемую среду частиизлучения выделяют из нее нерассеянное и однократно рассеянное в направленин распространения излучение,выравнивают интенсивности этой частиизлучения и не проходящей через исследуемую среду части излучения, азатем осуществляют их оптическое 10 смешение и по результатам его регистрируют поворот плоскости поляризации результирующего поля, по которому определяют показатель преломления исследуемой среды,