Устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о>773428 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 12. 78 (21) 2705172/18-25 (51)М. Кл. ."1 01 В 9/021 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открыти й

Опубликовано 231080. Бюллетень Йо 39

Дата опубликования описания 231080 (5З) НЖ 535.411:

:772.99(088.8) (72) Авторы изобретения

И.С.Зейликович, С.A.Картазаева и Н.М.Спорник

1 - 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПРОЗРАЧННХ СРЕДАХ

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для изучения неоднородностей в прозрачных средах, например обтекания моделей в гаэодинамическом эксперименте.

Известно устройство для изучения неоднородностей в прозрачных средах, содержащее осветитель с источником белого света, конденсатор с диафраг- 1О мой, коллимирующий объектив, две объективные голограммы со взаимно перпендикулярными штрихами, приемный объектив, четыре фильтра различных цветов и регистрирующую систему с >5 визуализирующей диафрагмой, выполненную в виде крестообразного ножа.Это устройство позволяет определить направление и величину градиента показателя преломления. Направление гра- Щ диента показателя преломления определяют по цветовым оттенкам, которые получают в результате смещения цветов (красного с желтым, желтого с зеленым и т.д.). Величину градиента можно определить путем измерения интенсивности цветового оттенка (1)

Следует отметить, что точность определения направления градиента мала, так как близкие цветовые оттен-!О ки, характеризующие разные по направ= лению градиенты, плохо различаются глазом. Еще труднее точно определить величину градиента, поскольку нужно измерять интенсивность различных цветовых оттенков и сравнивать с эталоном. Таким образом, точность определения величины и направления градиента показателя преломления недостаточна, что ограничивает область применения устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах, содержащее осветитель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, голограмму и приемную часть, включающую приемный. объектив, визуализирующую диафрагму и регистрирующую систему. В устройстве основание днспергирующего элемента (призмы) параллельно штрихам голограммы. В этом случае диспергирующий элемент расширяет или сук:ает дисперсию голограммы, что позволяет изменять чувствительность теневого метода (2).

773428

Цель изобретения — повышение точ.ности и расширение области применения устройства.

Для достижения цели в устройстве для исследования неоднородностей в прозрачных средах, содержащем осветитель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, объективную голограмму и приемную часть, включающую приемный объектив, виэуализирующую диафрагму и регистрирующую систему, диспергирующий элемент установлен вплотную к плоскости голограммы, основание диспергирующего элемента перпендикулярно штрихам голографической решет- i$ ки, вблизи фокальной плоскости приемного объектива установлена диафрагма с воэможностью перемещения, а в факальной плоскости приемного объектива в первых порядках дифрак- 20 ции установлены две щели, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны.

На чертеже приведена принципиальная оптическая схема устройства. 2$

Устройство содержит источник белого света 1, конденсор, состоящий иэ двух объективов 2 и 3, диафрагму

4, выполненную в виде квадрата, объектив 5, формирующий параллельный пучок света, освещающий диспергирующий элемент, например призму 6, и объектную голограмму 7. Световой пучок, диспергированный на призме б и на объективной голограмме 7, фокусируется объективом 8, в фокальной плоскости которого образуется два спектрально окрашенных изображения днаФрагмы 4. Диафрагма 9, расположенная вблизи факальной плоскости объектива 40

8, перекрывает один из порядков дифракции света, а другой пропускает, Две щели 10, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны, установлены в фокальной плоскости объектива 8 в + первых порядках дифракции света на голограмме 7. Регистрирующая среда 11 с помощью объектива

8 оптически сопряжена с плоскостью (голограммы 7.

$О

Пусть на голограмме 7 зарегистрирована прозрачная неоднородность, отклоняющая лучи в произвольном направлении. Так как дисперсий призмы

6 направлена перпендикулярна дисперсии голограммы, то результирующая дисперсия в фокальной плоскости объектива 8 имеет вертикальную и горизонтальную составляющие. IIy| n подвижная диафрагма 9 пропускает тат порядок ди- 60

Фракции, в котором кромки щели установлены перпендикулярно направлению дисперсии объектной голограммы, а другой перекрывает. В этом случае визуализируется горизонтальная саста- 65 вляющая градиента показателя преломления прозрачной неоднородности.Разной величине составляющей соответствуют различные смещения цветного изображения осветительной диафрагмы 4 относительно визуалиэирующих щелей

10, что приводит к появлению цветов, соответствующих этим смещениям.Полученная цветная теневая картина фиксируется на фотопленку 11. Затем диафрагма 9 перемещается таким образом, что перекрывает этот порядок дифрак-, щии и открывает тот, в котором визуализирующие кромки цели установлены параллельно направлению дисперсии объектной голограммы. Это позволяет регистрировать величину вертикальной составляющей градиента показателя преломления. Полученная цветная теневая картина также фиксируется на фотопленку. Используя две цветные теневые картины, по. которым определяется величина проекций градиента, и график, построенный с помощью эталонной голограммы, по осям OX u OY которого нанесены цвета и соответствующие им величины проекций градиента показателя преломления, можно определить величину и направление градиента путем графического построения. Так как направление проекций градиента показателя преломления точно определяется визуализирующими кромками щелей (перпендикулярно этим кромкам), а величина с.большой точностью определяется по цвету в каждой точке возмущенного поля, то и вектор градиента показателя преломления определяется с высокой степенью точности.

Таким образом, предлагаемое устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах позволяет повысить точность определения величины и направления градиента показателя преломления и расширить область применения устройства.

Формула изобретения

Устройство для исследования неоднородностей в прозраЧных средах,содержащее осветитель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, голограмму и приемную часть, включающую приемный объектив, виэуализирующую диафрагму и регистрирующую систему, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения

У диспергирующий элемент установлен вплотную к плоскости голограммы, основание диспергирующего элемента перпендикулярно штрихам голографической

Решетки, вблизи фокальной плоскости приемного объектива установлена диафрагма с возможностью перемещения, а в фокальной плоскости приемного объектива в + первых порядках дифракции

773428

Сост авитель Е . Артамонов а

Редактор Н.Кешеля ТехредИ.Табакович Корректор Н.Стец

Заказ 7486/52 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", .r.Óæãoðñ ä, ул.Проектная,4 установлены две щели, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 616849, кл.G 01 В 9/021, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР .по заявке Р 2564592/25, кл.G 01 В 9/021, 1978 (прототип).