Способ определения полной разности хода при измерении параметров двупреломления кристаллов

 

Изобретение относится к изменениям в оптике и может быть использовано для определения абсолютных значений двупреломлений кристаллов при исследовании их физических свойств. С целью повышения точности определения разности хода для монохроматического света, а также упрощения способа исследуемый кристалл, представляющий собой плоскопараллельную пластинку, одна из поверхностей которой матовая, располагают матовой стороной к источнику излучения, облучают от монохроматического источника излучения, получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная от нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу минимумов интенсивности света, измеряют расстояние от центра коноскопической фигуры до крайних минимумов в направлении оптической оси и в направлении, перпендикулярной к ней, и дробную часть разности хода определяют фотоэлектрической регистрацией интенсивности света в центре коноскопической фигуры, учитывая соотношение измеренных расстояний или по формуле Δ<SB POS="POST">2</SB>=Aλ/(B+A), где Δ<SB POS="POST">2</SB> - дробная часть разности хода

A - расстояние от центра коноскопической фигуры до крайнего минимума в направлении оптической оси

B - расстояние до крайнего минимума от центра коноскопической фигуры в направлении, перпендикулярном направлению оптических осей

λ - длина волны. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G О1 N 21/23 ;: <.,gi93848 ,;л,,1ЧИ@1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4245087/31-25 (22) 15.05.87 (46) 30.10.89. Бюп. 11 40 (71) Львовский государственный университет им. Ив.франко (72) Н.А.Романюк, З.М.Урсул и В.М.Габа (53) 535.8(088.8) (56) Меланхолин Н.М. Методы исследования оптических свойств кристаллов.

М.: Наука, 1970, с. 52-56.

Авторское свидетельство СССР

У 792099, кл. С 01 N 21/23, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНОЙ РАЗНОСТИ ХОДА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ДВУ-

ПРЕЛОМЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к измерениям в оптике и може1 быть использовано для определения абсолютных значений двупреломлений кристаллов при исследовании их физических свойств. С целью повышения точности определения разности хода для монохроматического света, а также упрощения способа исследуемый кристалл, представляющий собой плоскопараллельную пластинку, одна иэ поверхностей которой матовая, Изобретение относится к измерениям в оптике и может быть использовано для определения абсолютных значений двупреломпений кристаллов при исследовании их фиэичес. их свойств.

Целью изобретения является повышение точности н достоверности определе„„SU„1518729 А 1

2 располагают матовой стороной к источнику излучения, облучают светом от монохроматического источника излучения, получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная от нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу минимумов интенсивности света, измеряют расстояние от центра коноскопической фигуры до крайних минимумов в направлении оптической оси и в направлении, перпендикулярном к ней, и дробную часть разности хода определяют фотоэлектричвсе кой регистрацией интенсивности света в центре коноскопической фигуры, читывая соотношение измеренных расстояний или по формуле: 4 z = aA/(b+a), где й,2 — дробная часть разности хода, а — расстояние от центра коноскопичес-— кой фигуры до крайнего минимума в на- > правлении оптической оси; b - расстоя- ; ние до крайнего минимума от центра коноскопической фигуры в направлении, перпендикулярном направлению оптических осей, Л вЂ” длина волны. 3 ил. ния разности хода, а также упрощение способа.

На фиг. 1 схематично приведена коноскопическая фигура для исследуемого крисrалла; на фиг. 2 — 3 — распределение интенсивности света между оптическими осями коноскопической фигуры

1S18729 в .1»в»»си»»ос ги от расс о1»ния между оптп »еcк»!cн» осями (AA ) н от разности хода (Д ) .

Точки Л и A (фиг. 1) — выход опгических осей коноскопической фигуры исследуемого кристалла, точка 0— ценгр коноскопической фигуры, темные линии — кривые минимумов ш»тенсивности света. 10

При освещении размещенного между скрещенными николями исследуемого кристалла, представляющего собой плоскопараллельную пластинку, передняя сторона ко»орого матовая, монохроматическим светом получаем на экране коноскопическую картину.

Распределение интенсивности света на коноскопической картине для монохроматического света между выходом on-20 тических осей имеет синусоидальн1чй» характер (фиг . 2, 3), причем со. "дним минимумам интенсивности свег-.. ог(2) вечает разносгь хода в один пор;»ок.

Главные изогиры, т. е. кривые миниму- 25 ма интенсивности света, проходящие через выход оп.гических осей (точки Л и А на фиг. 1), имеют нулевой порядок (К=О) вследсгвие того, что вдоль оптических осей показатели пр»г»омления обыкновенного и необыкновенного лучей равны между собой, т.е. зна»ение двупреломления равно нулю (n -и =

=О). Если пронумеровать все минимумы интенсивности света от оптических осей до середины коноскопической фигуры, численное значение k „ в середине картины и будет искомым порядком для данной длины волны

Таким образом, можно определить целое число длин волн, определяющее разность хода для данного значения

I =I з1П2! (- — ), d

Ь+а (3) 35 где (b+a) отвечает расстоянию между минимумом k „ и минимумом k „ + 1 (фиг . 1) .

Если сравнить формулу (3) и (1), 40 то для дробной части разности хода получим соотношение а

Д1= — — Л

Ь+а

Л1= k

45 нальном положении

Л

sin2 (и» n )d

55

Дробная часть разности хода Л, определяется по ингенсивности света I,, пр ошедшег о ч ер еэ сис тему с кр аще нных николей и кристалл между н»ми в дпагогде I — амплпгудное значе»п»е пнтено с11в11ости св е f 1;

nг-и" — значение двупреломлен1»я

d — тслшин» крис галла.

Так как»n -n )d=..»= >,+„1. = k+ 1;, то тогда I, = I sin2 --- (К„Л +

il

+ D>) = I s in --,— Л <, а о.гсюда, дробная

/ час гь разности хода буде» равна

При определении по формуле (2) надо учесть, что одному значению I „ могут отвечать два дробные значения разности хода. Для правильного определения дробной части разности хода следует определить соотношение между расстояни1»ми от центра коноскопической фигуры до крайних минимумов в двух взаимно перпендикулярных направлениях— а и b (фиг. 1) ° Легко видеть, что в случае а<Ь дробное значение разности хода равно d» а в случае а>Ь составляет Л вЂ” а

Дробную часть разности хода можно гакже точно и легко определить по соогношению расстояний а и Ь в центре коноскопической фигуры (фиг. 1).

Интенсивность света в центре коноскопической фигуры описывается формулой (1), но с другой стороны, с чисто геометрической точки зрения, эту зависимость можно представить следующе н фор мул ой

Таким образом, измерив расстояние ог центра картины до крайнего минимума в направлении оптических осей и крайнего минимума в перпендикулярном направлении, можно легко и точно определить дробную часть разности хода по формуле (ч) .

Точнос гь измерения двупреломления в зависимости от порядка разности хода k и тол»ш»ны кристалла может достигать 2 10 при определении дробной разности хода фотоэлектрической реги-6 страцисй и 1-10 — по соотношению из-, меренных расстояний.

5 1518

Пример 1. В качестве источника монохромагического света использовался гелий-неоновый лазер (ЛГН-105) с длиной волны излучения Э= 632,8 нм.

В качестве исследуемого образца использовался кристалл К. SO, представляющий собой плоскопараллельную пластинку толщиной d = 2,32 нм, одна из сторон которой матовая, а вторая полированная. Исследуемую пластинку размещают матовой стороной к источнику монохроматического излучения. Освещая кристалл светом лазера, получают на экране коноскопическую фигуру при 15 помощи поляризатора, размещенного перед экраном.

Затем фиксируют число кривых минимумов интенсивносги света, начиная с нулевой на выходе оптической оси (точ-Ю

f ки А и А на фиг. 1) до середины фигуры. При толщине кристалла, равной

2,32 мм, число кривых минимумов интенсивности равно 4, и значиf число порядков разности хода Е „ равно то же 4.25

Тогда целая часть разности хода равна

Д = k„3=4 632 8 10 = 2531,2 10 (м).

Расстояние от ценгра фигуры (гочка 0 на фиг. 1) до крайнего 4 минимума равно 30 мм (а = 30 MM) а расстояние от центра фигуры до крайнего

5 минимума равно 28 мм (b = 28 мм).

Значение I, измеренное фотодиодом по максимуму интенсивности света, равно 221 мВ, а значение I „, измеренное фотодиодом в центре фигуры, равно

220 мВ. 40

В данном случае а 7 Ь, тогда дробная часть разности хода равна л . Гх„

Л вЂ” й;= Л- - - atcsin

1! а

= 327,5 10 {м).

729 аналогично примеру 1. Дробную часть разности хода определяют по следующей формул е:

Л,= --- Л 327,3 ° 10 (м), а -У

Ь+а

Тогда полная разность хода равна

2858,5 ° 10, а значение двупреломпения равно и -n = 1,2321 .1О

Формула изобретения

Способ определения полной разности хода при измерении параметров двупреломления кристаллов, заключающийся в пропускании через кристалл монохромагического излучения, определении целого числа порядков разности хода и дробной ее части, о т л и ч а ю щ и йс я тем, чго, с целью повышения точности и достоверности определения разносги хода, а также упрощения способа, при чропускании излучения получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число кривых минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная ог нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу минимумов интенсивности света, измеряют расстояния от центра коноскопической фигуры до крайних минимумов в направлении оптической оси и в направлении, перпендикулярном к ней, и дробную часть разности хода определяют фотоэлектрической регистрацией интенсивности света в центре коноскопической фигуры, учитывая соотношение измеренных расстоя=. ний по формуле а д = — — Л

Ь+а где а в а

Полная разность хода равна а = 4, + Л вЂ” .1 = 2858, 7 10 (м), Значение двупреломления равно и -и" = Ь/с1 = 1,2322 10-

Пример 2. Для кристалла К ЯО целую часть разности хода определяем

1 дробная часть разности хода, рассгояние от центра коноскопической фигуры до крайнего минимума в направлении оптической оси; расстояние от центра коноско" пической фигуры до крайнего минимума в направлении, перпендикулярном направлению оптических осей; длина волны.

1518729

Quz2

v гз зя 43 3,Мг

QlОг 3

Составитель Л.Архонтов

Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ 6601/49 Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11оскнл, Ж-35, Раушская наб,, д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101