Способ измерения показателя преломления оптического стекла

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК х С 01 И 21 41 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСНО 30556/24-25еские изм1981,по паде мы Франции Р 20 1/4, 1969. 307,и(54) СПОСОБ ПРЕЛОМЛЕНИЯ (57) Изобрет тельной техн эовано для и ломления опти изобретения мерений. Чер ют покаМоменты ЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛАение относится к измерири та ть использателя преке и может и ерения пок ллимаци ого стекл чета 2 ип. т повышение точности изобразец стекла, выполи влена приэусе 7 устаИзобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим измерениям показателя преломь ления стевано в опности, адованияхриалов.1Цель изобретенияности измеренийНа фиг.1 изображенореализующее способ; наческая схема измеренийУстройство содержитческий автоколлиматорплатформу 2 с преобраэла и предметным столом мышлен- иссле- матеда преобразоои вход блока сигналы с выхо точвьппен автоколл лока 9 и рмироват рмации с а ст устроиство, фиг.2 - опти- фотоэлектри, поворотнуюователем 3 уг, на котором о(21) 42 (22) 15 (46) 30 (72) В. (53) 53 (56) Аф рения. с. 104 Пате кл. С 0 кла, и может быть ис тико-механической пр также при физических оптически прозрачных ненный в виде призмы, пропу раллельный поток излучения ника,линейчатого спектра, ливают зеркало на пути свет тока, выходящего через втор чую грань призмы, совмещают на него и отраженное излуче ротом призмы, измеряют углы на первую рабочую грань при которых происходит автоколл зеркала, а также преломляют призмы, по которым. вычисля затель преломления стекла. автоколлимации регистрируют электрическими средствамипервоначально устанавливают разом, чтобы моменты автоко от ее первой грани и начало преобразователя угла совпад анесена метка 5 и уста а 6. На неподвижном ко новлено зеркало 8 под угломк параллельному световому потоку, выходя щему иэ автоколлиматора 1. На первый вход блока 9 обработки информации по ступают сигналы с вых вателя 3 угла, на вто 9 обработки поступают да фотоэлектрического ра 1, на третий вход ют сигналы с выхода ф начала считывания инфо разователя 3 угла,пособ осуществляют следующим обМ е3 1511647Призму б устанавливают на предва-, рительно отгоризонтированном предметном столе 4 так, чтобы ось вращения поворотной. платформы 2 лежала на бис"5 сектрисе преломляюпего угла ьБ призмы, которая заранее может быть обозначена на ее основании. Совмещение нормали к первой рабочей грани приэмы б с меткой 5, определяющей начало иэмере ния углов преобразователем 3 (например, кольцевым лазером), осуществля", ют поворотом призмы 6 на предметном столе 4 вокруг оси вращения поворотной платформы 2, Поворот призмы б 15 выполняют до совмещения наблюдаемых визуально метки 5 выполненной контрастным цветом по отношению к поверхности предметного стола 4) и ее изображения в отраженном рабочей гра нью призмы 6 световом потоке.После установки призмы б включают источник линейчатого спектра, уста" новленный в фотоэлектрическом автоколлиматоре 1. Световой поток источника,линейчатого спектра проходит через щелевую диафрагму, выходит па" раллельным потоком из автоколлиматора 1 и проходит через призму 6, кото" рая разлагает световой поток в спектр,30 На неподвижном корпусе 7 устанавливают зеркало 8 на пути светового пото" ка, выходящего через вторую рабочую грань призмы б, Для удобства установки зеркала 8 на неподвижном корпусе 7 может быть нанесена шкала углового положениязеркала 8 относительно направления светового потока автокол" лиматора 1. Шкала может быть выполнена с ценой деления, равной 0,5-1 , 40 Для обеспечения автоколлимации с учетом закона Снеллиуса и известных па-, раметров призмы получаем диапазон возможных углов установки зеркала 8 в виде 45- - + ю 6 - агсзхп -созМ+2вхаМп" 4 М,2 агссовпсадп 2 , 11)50 где Ы. - преломляж 1 ий угол призмы; ии и - соответственно красная и синяя границы измеряемого диапазона показателей преломле"ния.55Наблюдая падающий и отраженный от зеркала 8 световой поток, наклоном и разворотом зеркала 8 совмещают нор" маль к его поверхности с плоскостью 4главного сечения призмы б и отражен- ное от зеркала 8 излучение с падающим, что обеспечивает автоколлима" ционный ход лучей. После установки зеркала 8 включают вращение поворот" ной платформы 2, При повороте платформы 2 с преобразователем 3 и призмой б на выходе автоколлиматора 1 регистрируют дважды электрические импульсы, сформированные для каждой длины волны регистрируемого спектра в моменты времени, когда осуществляется автоколлимационный .ход лучей, По числу импульсов определяют два угла Ч" ипадения излучения, соответствующие двум последовательным автоколлимациям луча, отраженного зеркалом 8. Так же регистрируют импульсы при автоколлимации от рабочих граней призмы б и определяют угол о при вершине призмы. Для удобства реализации способа начало считывания информации с преобразователя 3 совмещают, например, с моментом времени, когда осуществляется автоколлимация первой рабочей грани призмы 6. Информацию с преобразователя 3, поступающую в блок 9 обработки информации, подсчитывают за временные интервалы, определяемые импульсами, поступающими с автоколлиматора 1. На основании закона Снеллиуса дляавтоколлимации луча, отраженного отзеркала 8, формула для определенияпоказателя преломления и призмы надлиие волны % будет иметь видэ.пД +1 -к,"Ъ"здпОзп(Ф, - агсвп -- )п где ц - угол падения светового потока на рабочую грань призмы6 для длины волны 3.В результате тригонометрических преобразований выражение (2) может быть приведено к квадратному уравнению относительно 8(, из анализа корней которого получаем соотношение для углов ц), и (р, падения, соответствующих двум последовательным автоколлимациям луча:у +д, =- +М,. 3) Подставляя соотношение (3) в соотношение (2), получим формулу для вы-. числения показателя преломления п в виде%- пр ело мляю ол призмы. После определения величин угловс, , и Ц показатель преломлениястекла дпя длины волны Я рассчитываютпо формуле (4)Повышение точности в способе достигается благодаря тому, что онпозволяет использовать призмы с большим преломляющим углом по сравнениюс известным способом автоколлимации.Дпя контроля достоверности результатов измерения для каждой длины волны может быть вычислена сумма угловпадения и, например, их среднее значение. Наибольшему отклонению для какой-либо длины волны от среднего значения будет соответствовать наибольшая погрешность измерения,Для контроля достоверности измерений может использоваться так же сравнение сумм измеренных углов падения 25с величиной суммы углов для какой"либо одной длины волны, например,имеющей наибольшую интенсивность, по"скольку при ее регистрации соотношение сигнал/шум имеет наибольшее значение, При этом может быть установлен допуск на величину отклонения измеренных сумм от выбранной или заданной величины. Выход измеренных значений за установленный допуск можетквалифицироваться как сбой в работеустройства.Для дальнейшего повышения точности измерений способ может быть реализован и в динамическом режиме путем 40вращения платформы на углы, кратныеЯ.Отсчет .количества углов поворота,платформы 2 на углы, кратные 2, осуществляют с помощью формирователя О 45начала считывания информации с преобразователя 3.По результатам счета информации вблоке 9 обработки вычисляются средние значения углов , и ( падения 50дпя каждой длины волны и преломляющий угол р призмы. После набора необходимого объема информации вычисляЖ ют значения показателей преломлениядля каждой длины волны по формуле(4),Использование источника линейчатого спектра позволяет одновременно при повороте призмы на угол 2 и выполнить измерение показателя преломления на всех длинах волн,.которые дает химический элемент-наполнитель лампы в регистрируемом диапазоне спектра. Это обеспечивает широкий спектральный диапазон измерения показателя преломления. Способ позволяет повысить точность измерения в два раза. Ф о р м у л а изобретения Способ измерения показателя преломления оптического стекла, включающий направление на образец, выполненный в виде призмы, коллимированиого светового потока с линейчатым спектром и фотоэлектрическую регистрацию прошедшего призму светового потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, перед фотоэлектрической регистрацией прошедший через призму световой поток направляют в обратном направлении зеркалом, нормаль к плоскости которого совмещена с плоскостью главного сечения призма, поворачивают призму относительно оси, проходящей перпендикулярно плоскости главного сечения призмы через, биссектрису ее преломляющего угла, и по результатам фотоэлектрической регистрации фиксируют две последовательные автоколлимации луча, отраженного зерклом, и измеряют соответствующие им углы падения Ц н Ц светового потока на рабочую грань призмы для каждой длины волны Я линейчатого спектра, а затем определяют показа" тель преломления и оптического стекЯла по формулебре КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 5895/46 Тираж 789 ВНИИПИ Государственного комитета по из 113035, Москва, Ж, Подписноеениям и открытиям прикая наб., д, 4/5