Способ определения целых порядков интерференции поляризованных лучей

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 11789689(22) Заявлено 30,1078 (21) 2680761/18-25с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.з С 01 У 4/04 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и. открытий(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 цо для монохроматических лучей рабо чей длины волны %о и р, для монохроматических лучей вспомогательной длины волны % , а затем путем сравнения определяют во сколько целых л-раэ разница между найденными величинами и ор больше заранее известной постоянной величины (О-), служащей эталоном для сравнения.Эта величина является разницей измерений (цо-, ) приходящейся на 30 один порядок интерференции, при условии, что дисперсия двойного лучепреломления 0 . О,Если же О Ф О, то величина (Ф;-)уже не является разницей измерений,приходящейся на один порядок интерФеренции, а отличается от нег намножитель (1 + а), где а ОТогда (со-о )е веЬЪ.(.1 + а) ипРимененйе зависимости (Цо-с 1, )в(а Ь дЬ 4 ) приводит к ошибочнымрезультатам 2 .Недостатками данного способа являются значительные погрешности вопределении целых порядков интерференции, вызванные наличием дисперсии двойного лучепреломления материала 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 О, производят не контролируемое по спектрУизменение вспомогательной длины волны с %, . на К, так, чтобы в точкеполя интерференции с заранее известным порядком интерференции м для лучей рабочей волны А, контролируемая ось которой совпадает с плоскостьюразница междуи дробной частью по: пропускания поляризатора 3 и с плосорядков интерференции ц для изменен- костью пропускания закрепленного совной вспомогательной длины волны М местно с ней поляризатором 14, повоточно равнялась известной величине, рачивают в диагональное положениеравной произведению известного поряд- (под углом 45 ) по отношению к главока интерференции щ на известную по- ным осям выбранной точки объекта 4,стоянную величину эталона сравнения, Анализатор б вращают в одну сторону,согласно уравнению (ц -)щ = (щ х например непрерывно с помощью синл Л хронного двигателя 15 с угловой скох ростью Ю . При этом по фазовому сдви агу сигналов Фотоприемников 9 и 10,На чертеже представлена схема устотносительно датчика нулевого положеройства, реализующего предлагаемыйния анализатора б, состоящего из ламспособ.почки 16 и фотодиода 17, например сСветовой поток от источника 1, напомощью цифровых Фазометров 18 и 19,пример белого света, попадает на фор 15 определяют углы 8 и 8 между плоскомирователь 2 и в виде параллельногостью пропускания анализатора б и орпучка света проходит поляризатор 3,тогональным направлением к быстройисследуемый объект 4, четвертьволнооси четвертьволновой пластинки 5. Угвую пластинку 5, анализатор 6, диафлы Оо и б соответствуют дробным час. рагму 7 в виде зеркала с точкой, на лы о исоотм 1 тям порядков интерФеренции ц, = ооВкоторую проектируется поле интерферен-мдля монохроматических лучей рабочейции объекта 4, и делитель 8 света,дцдлины волны о и ц = , для мононаправляясь на два Фотоприемника 9 и д о%хроматических лучей вспомогательной10. Перед фотоприемником 9 установлендлины волны А . Затем плавно измеинтерФеренционный Фильтр 11 с максимумом пропускания на рабочей длинер б й длиненяют вспомогательную длину волны сволны, например %о= 546 Нм, а перед % до 1 путем наклона интерференционного Фильтра 12 и одновременноФотоприемником 10 установлен интерконтролируют с помощью решающего устФеренционный фильтр 12 с возможностьюройства 20 разницу измерений (марвплавного наклона так, что при нормаль )щ до тех пор, пока эта. разницаном положении к пучку егомаксимум ЗО Ч )измерений станет равной заранее выпропускания совпадает, например с% = 578578 Нм, а при наклоне его макси- бранной величине, например как в слу 578чае нулевой дисперсии двойного лумум пропускания плавно смещается вчепреломления, т. е, до момента высторону коротких длин волн % и сов- рпадает с рабочей длиной волны ко . Для З 5 а аполнении равенства35-П)ю-вас-акнаблюдения интерйерендионной картины иа и, . %,служит визуальный канал 13. Совмест- Л ., бРдв,х - (щ -но с четвертьволновой пластинкой за- Я ВЧЭкреплен поляризатор 14. Анализатор бприводится во вращение синхронным Очевидно, равенство имеет место придвигателем 15. Хроме этого устройстйово содержит датчик нулевого положения и=анализатора состоящий из лампочкиУа ко)16 и фотодиода 17, а также цифровыеФазометры 18 и 19 и решающее устрой- Это значит, что если в выбранной точство 20, 45 ке объекта 4 порядок интерференцииОпределение целых порядков объек- щ равняется, например целому числута 4 производят следующим образом. порядков я (на практике для тарировПеред началом серии исследований ки удобно выбирать именно такие точобъектов иэ нового материала. с неиз- ки), то при любой дисперсии двойноговестной дисперсией двойного лучепре лучепреломления О объекта после подломления один раз для данного типа бора % величина эталона сравнения,материала производят своеобразную приходящаяся на 1 порядок являетсятарировку путем плавного пддбора вспо- такой, какой она была при О = 0могательной длины волны, выполняя( о)и /ЯЩ 1,.следующие действия. 55 (ЯР-ч 4)" - ю" =1 ГВ 7-ВВ пучок света вводят образец илисам объект 4 иэ данного материала, что соответствует в угловой мерепо интерференционной картине, наблю- (8 - во ) а 10 о .даемой с помощью визуального канала Дальнейшее исследование полей ин 13, определяют точку объекта с зара- терференции поляризованных лучей,нее известным порядком интерференции 40 проходящих объект иэ такого же матещ и совмещают ее с центром диафраг- риала производят следующим образом.мы 7. (Такие характерные точки всег- С помощью циФровых Фазометров 18да найти легко, по крайней мере в об- и 19 определяют углы 8, и 8, междуразце), Поляризатор 3 вместе с чет- плоскостью пропускания анализатора 6вертьволновой пластинкой 5, быстрая 45 и ортогональным направлением к быст 789689рой оси четвертьволновой пластинки 5.Углы 9 и О соответствуют дробнымчастям порядков интерференцииодля монохроматических )учей рабочейдлины волныи ц = - для монохро 6Ъматических лучей вспомогательнойвновь подобранной длины волны, азатем с помощью решающего устройства20 (по старшим разрядам выходной информации) определяют во сколько целых и раз разница между ц . и ц, (найденными по величинам Эо и 6 ) большепостоянной величины, например( ; ),введенной в решающее устройство 0 вкачестве эталона сравнения.В результате подбора вспомогательной длины волны Ь; , контролируемая, 15разница между величинами дробных частей порядков ц и ц, приводится в соответствие со сравниваемой величинойэталона, т. е. изменяется на величину, пропорциональную коэффициенту дис- З)персии двойного лучепеломления материала объекта а,О в ;- в , и в процессе сравнения в устройстве 20 получаемистинное значение измеряемого параметра и,25Таким образом, контролируемый норазнице измерений дробных порядковинтерференции подбор вспомогательнойдлины волны М один раэ для каждоготипа материала объекта позволяет исключить недопустимые погрешности в З)определении целых порядков интерференции и, возникающие в результате различнЫх величин дисперсии двойноголучепреломления О материалов исследуемых объектов, избегая кропотливых З 5измерений О и сложных кропотливыхспектральных измерений пучков света.Кроме того, от оператора не требуетсяникаких расчетов, а для осуществленияпредлагаемого способа не нужна допол)нительная аппаратура по сравнению ссуществующими устройствами, решающими подобные задачи.Как видно иэ примера, операция изменения вспомогательной длины волныот % вплоть до Ьо осуществляетсяпростейшими средствами, например путем наклона интерференционного Фильтра. Формула изобретенияСпособ определения целых порядковинтерференции поляризованных лучей,прошедших двулучепреломляющий объект,состоящий в том, что с помощью компенсатора, например Сенармона, находятдробную часть порядков интерференциидля монохроматических лучей рабоочей длины волныи ц для монохроматических лучей вспомогательной длины волны % , а затем путем сравненияопределяют во сколько целых п раэ разница между найденными величинамии ц больше зараее известной постоянной величины - ЙФ служащейэталоном для сравнения, о т л ич а ющ и й с я тем, что, с цельюисключения погрешностей в определениицелых порядков интерференции, вызванных наличием дисперсии двойного лучепреломления материала объекта, передначалом работы с объектом из материала с любой неизвестной дисперсиейдвойного лучепреломления О производятнеконтролируемое по спектру изменениевспомогательной длины волны с % на% так, чтобы в точке поля интерференции с заранее известным порядкоминтерференции в для лучей рабочейдлины волны %о, контролируемая разница между 90 и дробной частью порядковц для измененной вспомогательной длинЬ волны М, равнялась известной величине, равной произведению известного порядка интерференции е иа известную постоянную величину эталона сравнения, согласно уравнению(Ц - 9 )в (в ),Фо-%оИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Эдельштейн Е. И. Вестник Ленинградского универеитета, 1975, М 13, с. 112.2, Эдельштейн Е. И. Исследованияпо упругости и пластичности . Иэд-воЛГУ, 1963, вып. 2, с, 153-156./5 3035 филиал ППП "Лате ная, 4 жгород, ул. Пр ж 713Государственного елам изобретений осква, Ж, Рауы одписноемитета ССоткрытийая наб.,