Способ измерения градиента коэффициента преломления прозрачных сред

ашечкин обретени 7) Заявитель СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА КОЭФФИЦИЕН ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДИзобретение относится к измерйтельной технике, а более конкретно к оптическим методам изучения распределения и флуктуаций плотности и других характеристик прозрачных сред по распределению и изменению их коэф- ф фициента преломленияОдним из основных недостатков такого метода является сложность расшифровки черно-белой теневой картийы, особенно, когда возмущения имеют сложную пространственную Форму.,Известен способ измерения градиента коэффициента преломления прозрачных сред, в котором в осветительной частиприбора устанавливается,окрашенная щель (йапример, используется диафрагма, состоящая из набора цветных стекол, слайд или с помощью специальной оптической приставки проек-. тируется спектрально окрашенное изображение источника),а в приемной части прибора используется щелевая диаф-. рагма, с помощью которой вырезается часть изображения источника. Если неоднородность отсутствует, то световые лучи, идущие от разных точек, цроходят через одно и то же место диафрагмы и все поле окрашено в один цвет, зависящий от настройки прибора. Флуктуации коэффициента преломления в среде отклоняют лучи и на приемную диафрагму проектируются участки изображения источника, окрашен" ные в другой цвет. Следует отметить, что в этом. способе исследуемая среда просвечивается параллельным пучком света, и в фокальной плоскости приемного объектива формируется иэображение источника 1,1 .Недостатками данного способа явля ются невысокая чувствительность, малая контрастность, слабая насыщенность цветов изображения, небольшой диапазон измерения углов отклонения цвета. Применение его ограничивается также относительно невысокой чувствительности цветных фотоматериалов.45 50 55 Наиболее близким техническим реше". нием к предлагаемому является епособ измерения градиента коэффициента преломления прозрачных сред, в котором углы отклонения света регистрируются по определению смешения теней от диафрагмы, которая представляет собой набор темных деталей на прозрачном фоне и устанавливается вблизи фокуса приемного объектива вместо ножа Фуко 121Наиболее трудоемкой операцией является отождествление теней, особенно, когда исследуемые неоднородности имеют сложную форму и тени раздваиваются, перепутываются, меняются местами и не всегда допускают од" нозначную интерпретацию снимка.Цель изобретения - расширение функцианальиых возможностей теневого метода.Эта цель достигается тем, что в способе измерения градиента коэффициента преломления прозрачных сред, основанном нарегистрации угла отклонения Е пучка белого света, прошед" шего через исследуемую среду с помощью многоэлементной решетки, пучок света дополнительно отклоняют на уголь 1 дЬи Эии д 2. ЭЛгде ЬХ- разность длин волн света;и - коэффициент преломления среды, в которой происходитотклонение света на угол ;- длина пути света в отклоняющей среде;Е - координата в направлении отклонения луча, а шаг решетки,выполненной по форме отклоненного пучка, выбирают изсоотношения 8 = 6 Г где г - фокусное расстояние приемного объектива системы.На фиг. 1-3 изображены блок-схемы устройства, в которых реализуется данный способ измерения градиента коэффициента преломления.Устройство состоит из источника 1 белого света с непрерывным (лампа накаливания) или лииейчатым (ртутная лампа) спектром, объектива 2, формирующего изображения источника, диафрагмы 3, коллиматорного объектива 4, диспергирующего элемента 5, оптической кювета с исследуемой средой б, приемного коллиматорного объ-., ектива 7, установленной вблизи его фокуса решетки 8, объектива 9, фор 5 10 5 20 25 30 35 40 мирующего изображение исследуемойсреды и регистрирующего устройства10(фото, кино, телекамера). Основными элементами устройства являютсядиафрагма, диспергирующий элемент иприемная решетка. В зависимости отцелей и задачи исследований могутиспользоваться, например, круглаядиафрагма 3 - линза 5 - решетка 8,состоящая из концентрических прозрачных и непрозрачных полос толщиной д(см. фиг. 1), щелевая диафрагма 3 призма 5- решетка с постоянным шагом состоящая из системы прозрачныхи непрозрачных полос шириной д , установленная параллельно основаниюпризмы (см. фиг. 2); щелевая диаф"рагма 3 - цилиндрическая линза 5, решетка с переменным шагом, состоящаяиз системы прозрачных и непрозрачных полос увеличивающейся шириной Оустановленная параллельно образующейцилиндра (см. фиг, 3).В двух последних случаях приемная часть прибора устанавливаетсяпод некоторым углом 0 = .(ЕЪ к осиосветительной части. В данном способе более полно, чем в известном реализуются возможности оптической схемы теневого метода, поскольку, спомощью диспергируюшего элемента, установленного между основными объективами системы, отклоняется на известный и заданный угол весь световойпучок, который затем проходит черезисследуемую среду. Поскольку величина дополнительного угла отклонениясвета зависит также от длины волны,в фокальной плоскости приемного объ-.ектива образуется множество спектральных изображений источника, частькоторых перекрывается с помощью диафрагмы,Устройство работает следующим образом.Белый свет, излучаемый источником 1 проходит через объектив 2, формирующий изображение источника, диафрагму 3, расположенную в фокусе коллиматорного абъектива 4, на выходе из которого параллельный пучок света дополнительно отклоняется на угол 8 =Е (х, у, г, ) с помощью диспергирующего элемента 5, перекрывающе- го всю апертуру устройства, и поступает в кювету с исследуемой средой б, находящейся между параллельными защитными стеклами, свободными от оптических неоднородностей, Послелонения 6 пучка белого света, прошедшего через. исследуемую среду с помощью многоэлементной решетки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, пучок света дополнительно отклоняют на уголДХ м Эии 32. Эгде Ь 1- разность длин волн света;и - коэффициент преломлениясреды, в которой происходит отклонение света на угол Е; 8 ЗОЗЗ" длина пути света в отклоняющей среде;Е - координата в направленииотклонения луча, а шаг ре-,шетки, выполненной поФормеотклоненного пучка, выбиоаютиз соотношения д = Я 1,где Г - фокусное расстояние приемного объектива.16 Источники информации,принятые во внимание пои экспертизеЕвлов Н. Т. Оптическая океанография, И., "Мир" 1970, с. 10.2. Васильев Л. А. Теневые методы,И., "Наука", 1968 с, 84-89 (прото-,тип).