Способ определения показателя преломления твердых сред

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ прЕлдалЕния твЕрдах СРЕД путем пропускания через о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ швввв

РЕСПУБЛИК

ЭСЮ G Ol 21 41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и в втв в в ив ив в еидвтввввтвт

1) (Л 4 п QtA

24 с0э 9 -cps В

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3333306/18-25 (22) 21.08.81 (46) 15>05.83., Бюлв В 18 (72) Б.И,Молочников (71) (53) 642.231 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 228300, кл. С Ol Я 21/41,1968. °

2. Авторское свидетельство СССР

У %23143; кл. G 01 К 21/41, 1978, 3. Известия АН СССР, Йеорганические материалы . Т.lб, М 1, 1980, с, 159-160 (прототип) . (34)(57) СПОСОБ ОНРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ СРЕД путем лропускания через образец исследуемой среды, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, монохроматического пучка света в получением ин„.Su„„1017978 А тдрферограмвм, о т л и .ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения точности определения показателя преломления и упрощения способа, плавно изменяют угол падения пучка света 9 На пластинку в пределах Ое40 <90о, определяют изменение порядка интерференции hm на интер@ерограмме между двумя значениями, соответствующими двум различным углам падения О„и8, и находят искомый параметр по формуле где Л вЂ” длина волны пропускаемого из-Е

O лучения;

t — толщина пластинки.

1017978

Изобретение относится к тех-. -. нической физике, конкретно к методам и аппаратуре для измерения показателя преломления твердых сред (преимущественно высокопреломляюших твердых материалов). 5

Известны различные способы иэмерения показвтеля преломления сред: гониометрические Q),осушествляемые путем определения углового откло нения пучка .света призмой из исследу-(О емого материала; фотометрические 2), в которых показатель преломления нахс-чится посредством определения энер.— гетических или .фазовых (поляризационных) характеристик света, отражен- .) ного на границе исследуемой и образцовой сред.

Однако и гониометрические и фотометрические способы затруднительно использовать для измерения показателя преломления высокопреломляющих твердых ма" териалов:, первые иэ-за необходимости изготовления исследуемого образца в виде призмы значительных размеров и высокого качества, что зачастую не,возможно ввиду небольших размеров

:.синтезированных образцов новых ма териалов; вторые — поскольку они требуют использования в качестве образцовой среды более высокопреломляюший материал, чем исследуемый, что в нашем случае практически невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ,. который осуществляется путем пропускания среды через об-. разец, выполненный.в виде плоскопапаллельной пластинки, многохроматического пучка света с получением интерферограммы, Преимущество интерференционного способа состоит в том, что 40 при его использовании исследуемый образец изготавливается в виде небольшой достаточно тонкой плоскопараллельной пластинки. Это резко упрощает технологию его изготовления (по 45 сравнению с призматическим образцом). и, что самое главное, позволяет сохранить исследуемый объект для его дальнейшего использования (изготовление из объекта призматического образца практически приводит к его уничтожению) (33

Недостатками известного способа являются сложность процесса измерения и невысокая точность. Сложность процесса измерения объясняется тем, что измеряемый порядок интерференции m составляет величину от нескольких сотен до нескольких тысяч и поэтому не может быть непосредственно определен в,данном. эксперименте. Для 60 нахождения m используют методику;которая состоит в том, что сначала каким-либо независимым способом находят показатель преломления n h о на некоторой фиксированной длине волны Л . По этим данным находится m ), / .О на данной длине волны. затем по ин-1 терферограмме определяется количество интерференционных порядков между длинами волнЪ и А, соответствующий данной длине волны порядок m> и далее искомое значение и . Данная методика определения

m весьма сложна и требует дополнительной аппаратуры для определения п, Невысокая точность. известного способа объясняется трудностями о точной идентификации данной. волны, а также ограниченной длиной когерентносги используемого монохроматического.света. -Последнее обстоятельство дает возможйость получения интерферограммы лишь для очень тонких образцов (1<100мкм), а следовательно, достигается низкая чувствительность.

Целью изобретения. является упрощение процесса измерения и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения по.— казателя преломления твердых тел путем пропускания через образец исследуемой среды, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, монохро-. матического пучка света с получением интерферограммы, плавно. измеряют угол падения пучка света на пластинку в пределах 040<90, определяют изменеа ние порядка интерференции йm на интерферограмме между двумя значениями, соответствующими двум различным углам падения 61и 8, и находят иско.— мый параметр по формуле

Ь t

h Ьп <

2 соэ Π— соь 6

2 1 где 3 — длина волны пропускаемого излучения; — толщина пластинки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства (рефрактометра), реализующего способ; на фиг. 2 — отрезок записи на ленте самописца, где показана запись интерферограммы (а) и сигналов датчика углового положения образца (б) .

Устройство рабо=ает следующим образом.

Свет от монохроматического источника 1 (лазера) с фиксированной длиной волны направляют на исследуемый плоскопараллельный образец 2. Прошедший световой поток регистрируется фотоприемником 3. С помощью электродвигателя 4 образец постепенно плавно наклоняют по отношению к оптической оси. При э-ом изменяется угол падения светав на интерфероме1 р, что приводит к периодическому.изменению

1017978

3 светового потока на входе фотоприем-. ника. Фотоприемник подключен к са мописцу, на котором регистрируется интерферограмма в,виде чередующихся, максимумов и минимумов.

Б ириводе наклона образца имеется. датчик угловых положений 5, так-. же подключеннцй к самописцу 6, который через оцределеиный угол,(йапри-: мер,:через 15О)выдает импульс. Система этих угловых импульсов регист-. .Ю рируется на ленте одновременно с интер-; ферограммой (фиг. 2) .

Определяя на ленте самописца ко-;.личество. интерференциониык порядков . д в;между двумя пройзвольными углами. 3S .падения З,,и 9, находят искомое эна%ениф ri> по: формуле и .".... :, . д.3Ф

Л 24- мэ:9 - mes Е

2: где .Ф:: .толщина пластйнки3

)1 - :длина .волны света; . 25 как: врдво:, для .онределения пэ, по предлагаемому @пожбу не треЬуется

: на сождение аб4олютн<й.о порядка-интерференции ш, а иеоб Юдимо лишь нахождение изменения-пор щк к в-при изменении., . — угла падейия . светаЭ -ва .образец, что осуществляется, - нвпОсредствейио в дан ном эксперименте.: Угол падения света . целесообразно выбрать в.пред лак от

30 до.,ббо, прн- этом разность хода

-почти. линейно зависит от 6, а следо- Ç5 вательно,угловая ширина интерференцнон- ных максимумов остается практически, неизменной, что дает воэМожность проиЗводить точное измерение дробных долей порядка методом линейного интерполирования.

Пля измерения и> на некоторой другой длине волны света необходимо сменить длину волны источника света и повторить аналогичные. действия,т. е. записать интерферограмму при изменении угла. падения.

Возможно одновременное измерение п на нескольких длинах волн, При этом образец освещается одновременно, несколькими источниками света, а прошедшее, излучение разде ляется на ряд фотоприемников (согласно количеству длин волн),:сигналы которых подаются на многоперьевой. самописец, где записываются одновре менно все интерферограммы, Таким образом, предлагаемый спОсоб позволяет упростить процесс измерения, поскольку он не требует пред-. варительного знания показателя преломления на какой-либо длине волны и аппаратуры для его определения. кроме того, преимушеством предла гаемого способа является возможность . использования монохроматических источников света с.высокой когерент» "иостью излучения (лаэеров) . Испольэо, ванне таких источников света позволяет"получить контрастные интерферограммы при толщине образца порядка

1 мм н даже более, что.приводит к повышению чувствительности иэмерения а следовательно, и точности.

Составитель С.Непомнящая

Редактор И,Петрова Техред О.цеце ю» «w а»%ю . Заказ 3528/41 " Тираж 873

ВЙИИПИ Государственного комитета. СССР по далай изобретений и открытий . 113035. Москва,Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Л. Бокшан

Подписное филиа ППП бВпатент Фу г. Ужгород, ул. Пректнаяю 4