Устройство для определения показателя преломления

.Д - длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта;С - константа.Недостаток этого устройства состоит в том, что измерения можно производить только в ограниченной области1спектра, а именно в той области, гдекоэффициент поглощения исследуемоговещества удовлетворяет соотношению(1) и одновременно условию возникновения в образце фототока (т,е, накраю полосы поглощения при сравнительно слабых коэффициентах поглощения). Измерения же в широкой областиспектра, где вещество прозрачно и,.следовательно, нефоточувствительно,посредством этого устройства производить нельзя,Цель изобретения - расширениеспектрального диапазона измерения вобласть прозрачности вещества, гдевещество нефоточувствительно.Возможность измерения показателяпреломления вне зависимости от того,фоточувствителен исследуемый материал, или нет, позволяет также расширить круг измеряемых материалов засчет нефоточувствительных.Поставленная. цель достигается тем,что в устройство для определенияпоказателя преломления, содержащееобразец в виде клина с преломляющимуглом, меньшим угла ПВО, держательобразца, механизм вращения образцавокруг оси, совпадающей по направле,нию с ребром преломляющего угла, измеритель угла говорота образца, осветительную систему, дающую пучокпгэаллельных световых лучей, перпендикулярный оси вращения, схему регистрации, введены приемник излучения и светонепроницаемый экран, причем приемник излучения расположен загранью против преломляющего угла образца а экраном частично закрытыдве другие грани, начиная от гранипротив преломляющего угла, при этом/р ъд 70"( где " ими оф 7 тл ) 4 образец имеет геометрические пара,метры, связанные с коэффициентом поглощения вещества образца в соответ,ствующем спектральном диапазоне со- отношением К5(п(3/2 с)/ЯР Рп 4 длина закрытой экраномчасти грани образца;длина всей грани образцазаданные верхний и нижний, соответственно, пределы измерения показателя преломления;преломляющий угол образца; по - постоянная, равная 2,4;К коэффициент поглощенияисследуемого вещества.Кроме того, в устройство введенапромежуточная среда с показателемпреломления, удовлетворяющим соотноше нию п,ц,) пс,о ) 1где пц - показатель преломления материала приемника излучения;и - показатель преломления промежуточной среды,и находящаяся в оптическом контактес образцом по грани против преломляющего угла и приемником излучения,На фиг. 1 приведена блок-схема уст устройства; на фиг. 2 - зависимость р:Ял) и Р 1 =и ) для устрой - ства.В данном устройстве образец 1 с преломляющим углом с, меньшим угла ПВО, установлен в держателе 2, выполненном с возможностью освещения обеих боковых граней образца, образующих преломляющий угол, Посредством механизма вращения 3 осуществля - ется поворот образца вокруг оси, совпадающей по направлению с ребром преломляющего угла, Угол поворота измеряется измерителем угла поворота 4. Осветительная система 4 обеспечивает освещение образца в процессе его вращения параллельным световым пучком, перпендикулярным оси вращения. На грани против преломпяющего угла расположен приемник излучения 6, который обеспечивает регистрацию светового потока, выходящего через грань против преломляющего угла, в выбранном спектральном диапазоне. Приемник включен в схему 7 регистрации зависимости тока от угла поворота образца. Кожух 8 защищает приемник излучения от паразитной подсветки. Светонепроницаемый экран 9 частично закрывает обе боковые грани. образца, начиная от грани против преломляющего угла, и оставляет открытой часть образца вблизи преломляющего угла.Благодаря экрану в клин попадают только те световые лучи, которые, распространяясь в сторону грани против преломляющего угла, претерпевают не менее щ отражений, где Щ= 80 - Яа 7 С 5 Л ( 1 и) с) / 2 (2) и которые при изменении угла падения света на образец от О до 90 претерпевают ПВО только на гранях образца, образующих преломляющий угол с, а на грань против угла с( падают под углом, меньшим угла ПВО (это обеспечивает работу устройства в соответствии с положенным в его основу принципом).В связи с тем, что вещества обладают дисперсией, при измерении в широком спектральном диапазоне следует рассчитывать на изменение показателя преломления в определенных пределах.Поэтому размер экрана определяется наибольшим из двух соотношенийГ 1- ехр-ц /О ) где = АФ (3)кЯ / (- )э гР(4)5Соотношение (3) получено в результате графического построения в клине световых лучей, удовлетворяющих (2) и определения на основе этого построения Я в зависимости от и.Соотношение (4) получено из условия, что в клин не попадают световые лучи, которые падали бы на грань против преломляющего угла без отражений между гранями.5Пс графикам зависимостей (3) и (4), приведенным на фиг 2, можно без вычисления сразу определить Р/г по заданным и, и ппах гллПоскольку световой поток на пути к грани против преломляющего угла должен многократно отразиться, то на приемник световой сигнал может поступить только в том случае, если свет не поглотится при распространении внутри образца. Это приводит при выборе спектрального интервала измерений к необходимости соблюдения в этом интервале определенного соотношения между коэффициентом поглощения вещества и геометрическими параМетрами образца, а именно6 -., Рп ( / сЦ /Р 5/псДля увеличения полезного сигнала, в. пространство между образцом и при 35 емником излучения вводится промежуточная среда 10 с показателем преломления, большим 1 и меньшим показателя преломления приемника излучения, находящаяся с ними в оптическом кон такте, т.е. вместо воздушного зазора (показатель преломления воздуха = 1) между образцом и приемником излуче - ния оказывается среда с большим показателем преломления. 45Устроиство работает следующим образом,Часть образца 1, закрепленного в держателе 2, не закрытая экраном 9, освещена посредством осветительной системы 5. Часть светового потока, попадающая внутрь образца, выходит из него через грань против преломляющего угла, проходит через воздушный 55 зазор (либо через промежуточную сре - ду 10, находящуюся в оптическом контакте с образцом и приемником излучения), попадает в приемник излучения 6, защищенный от паразитной под светки кожухом 8, Схема регистрации 7 регистрирует зависимость тока приемника излучения ст угла поворота образца, вращаемого механизмом 3. Из - меритель угла поворота 4 измеряет минимальный угол поворота между двумя соседними скачками фототока, которые соответствуют моментам началаи окончания ПВО светового потока отграней, образующих преломляющий угол,что и требуется для определения показателя преломления исследуемоговещества.Работа предлагаемого устройствабыла проверена экспериментально путем измерения показателя преломления.Ая Я в области длин волн 0,8-1,4 мкм,где невозможны измерения посредствомустройства, взятого в качестве прототипа, так как АяЯ в этой областине обладает фоточувствительностью,Эффективность введения промежуточйой среды для увеличения полезногосигнала доказана экспериментально приизмерении показателя преломленияАя ЯЗ и СаАя. В случае АяЯ в качестве промежуточной среды используют канадский бальзам (пс,а =1,5), величина сигнала при этом возрастаетв 2,7 раза. В случае СаАя в качествепромежуточной среды используют халькогенидное стекло АяЯ 1 (показатель преломления больше 2) величинасигнала при этом вырастает в 4,7 раза по сравнению с сигналом, зарегистрированным при наличии между СаАяи приемником излучения воздушногопромежутка.Показатель преломления промежуточной среды должен быть меньше показателя преломления материала приемника излучения для того, чтобы на их .границе не возникало ПВО.При введении промежуточной средывеличина сигнала возрастает потому,что коэффициент отражения от границобразец-промежуточная среда и промежуточная среда-приемник излученияменьше, чем от границ образец-воздухи воздух-приемник излучения; предельный угол ПВО для границы образецпромежуточная среда больше, чемпредельный угол ПВО для границы образец-воздух, в результате пц в выражении (3) увеличивается с 2, 4 до 2, 4 пр,поэтому необходимый в соответствии с(3) размер закрываемой экраном части образца будет меньше, чем позволяет при введении промежуточной средыуменьшать размер экрана и тем самымувеличивать гслезный сигнал, по"леднее существенно если устройствопредназначено для измерения сильнопреломляющих материалов, когда /Р,определяется соотношением (3),Данное устройство позволяет рас-, ширить спектральный диапазон измерений показателя преломления в область прозрачности вещества, как правило, составляющей несколько микрометров, в то время как устройством, взятым в качестве прототипа, можно