Способ определения критического угла полного внутреннего отражения света

Способ определения критического угла полного внутреннего отражения света

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическими

Республик

ОПИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ (61) Дополнительное (22) Заявлено 06.05.76 с присоединением за (23) Прмормтет

Опубликовано 0 5

Дата опубл в684409

1)М. К .

G 01 N 21/46

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

3) УДК 535.322.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.È.ÏåíüêoâñêèA, Б.О.Исхаков и В.Н.Жданов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОГО УГЛА ПОЛНОГО

ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА

Изобр чтение относится к измерительной технике и может быть использовано дпя определения критического угла, полного внутреннего отражения при автоматизации процессов измерения или контроля степени изменения коэффициента преломления сред.

Известны способы измерения критичес

Основным недостатком способа измерения интенсивности отраженного пучка является низкая точность из-за существенного влияния нестабильности источников света и всякого рода смещений энергетических центров в анализируемых пучках света.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ определения критического полного внутреннего отражения света, осуществляемый посредством модуляции азимута линейно поляризованного падающего за границу раздела сред света, изменения угла падения и анализа отраженного света (2), Данный способ имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что при внутреннем отражении поворот плоскости поляризации отраженного света происходит при углах па 0 дения, меньших критического. 3а критическим углом поворота ппоскости поляризации нет, а наблюдается изменение другого параметра разности фаэ между p — u. 5- составляющими поляризованного света. Поэтому при углах падения, больших критического, задача определения критического угла становится затруднительной, поскольку нет информации о требуемом направлении объективного изменения угла падения. В результате снижается точность определения критического угла в ro окрестности а резкие изменения коэффициента преломления исследуемой среды или угла падения становятся недопустимыми .

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Для этого в известном способе одновременно с изменением угла паде84409

65 ния линейно-поляризованного с постоянным азимутом поляризации пучка света непрерывно модулируют на одной частоте, но в противофазе, параметр направления поляризации и параметр разности фаэ отраженного пучка света, а изменение угла падения света производят до положения, при котором в спектре электрического сигнала отсутствует первая гармоника частоты модуляции параметров поляризации света.

На фиг.1 приведена структурная схема одного иэ вариантов устройства,позволяющего осуществить предложенный способ, например, с помощью магнитооптических мэдуляторов состояния поляризации света; на фиг.2 зависимости переменных составляющих тока фотоприемника, пропорционального интенсивности света, от изменения ориентации осей эллипса поляризации; на фиг.3 — зависимость переменных составляющих тока фотоприемника от изменения эллиптичности отраженного поляризованного пучка света.

Способ Реализуют следующим образом.

Световой поток от источника света

1 попадает на формирователь 2, в виде параллельного пучка света проходит через поляризатор 3 и под углом с направляется на границу раздела двух сред рефрактометрического блока, который выполнен, например, в виде стеклянной полусферы 4 с плоско-вогнутыми линзами 5 и кюветы с жидкостью 6. Отраженный от границы сред 4 и б световой поток проходит первый магнито-оптический модулятор

7 состояния поляризации, возбуждаемый переменным электрическим током частоты сс7, четвертьволновую пластинку 8, одна из главных осей которой постоянно совпадает с плоскостью пропускания поляризатора 3, второй магнито-оптический модулятор 9, возбуждаемый переменным электрическим током частоты Я-, анализатор 10, плоскость пропускания которого постоянно составляет прямой угол с плоскостью пропускания поляризатора

3, и воспринимается фотоприемником

11.

Если угол падения света меньше критического(с(<сбор ) то в результате эффектов поворота плоскости поляризации при отражении и небольших вынужденных колебаний параметра ориентации осей эллипса поляризации (в данном случае плоскости линейной поляризации) модулятором 7 переменная составляющая сигнала фотоприемника 11 по частоте и по форме будет такой же, как частота и форма возбуждения модулятора

7 (см.точку а на фиг.2) . Приа свекр в спектре сигнала Фотоприемника 11 пропадает первая гармоника частоты

4 возбуждения модулятора (см.точку 6, Фиг.2) .

Если угол падения света с б Фг то в результате изменения разности фаз между p — < составляющими при отражении и небольших вынужденных колебаний параметра разности фаэ с помощью пластинки 8 и модулятора 9 переменная составляющая сигнала фотоприемника 11 по частоте и по форме будет такой же, как частота и Форма возбуждения модулятора 9 (см.точкус на фиг.3) . При с6 =m р в спектре сигнала фотоприемника 11 пропадает первая гармоника частоты возбуждения модулятора 9 (см.точку B Фиг.3).

Таким образом, при углах падения

d 1с -, в спектре сигнала фотоприемника 11 присутствуют переменные составляющие первых гармоник либо частоты возбуждения моду— лятора 7, либо частоты возбуждения модулятора 9 и только при с6 = 4. р переменные составляющие первых гармоник частот возбуждения модуляторов

7 и 9 исчезают. Поэтому для определения J изменяют угол падения пучка света ц с помощью реверсивного двигателя 12 до положения, при котором в спектре сигнала фотоприемника 11 исчезнут первые гармоники частот модуляции параметров поляризации света.

Наиболее просто критический угол определяют, если в процессе определения критического угла модуляторы

7 и 9 возбуждают токами одной частоты, но таким образом, чтобы модуляция параметров поляризации (ориентации осей f и разности фаз ) происходила в противофазе (см.фиг.3).

В этом случае информация о величине и направлении отклонения угла падения от критического заключена в величине и фазе первой гармоники переменной составляющей частоты воэ— буждения модуляторов 7 и 9. Для автоматического поиска критического угла реверсивный двигатель 12 подсоединяется к усилителю мощности 13, на вход которого подается переменная составляющая сигнала фотоприемника

11.

Способ позволяет автоматизировать процесс точного определения критического угла при полном внутреннем отражении.

Формула изобретения

Способ определения критического угла полного внутреннего отражения света, осуществляемый посредством модуЛяции азимута линейно поляризованного падающего на границу раздела сред света, изменения угла падения и анализа отраженного света, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, одновременно с изменениями угла падения

68 линейно-поляризованного с постоянным азимутом поляризации пучка света непрерывно модулируют на одной частоте, но в противофазе, параметр направления поляризации и параметр разности фаэ отраженного пучка света, а изменение угла падения света производят до положения, при котором в спектре электрического сигна4409 6 ла отсутствует первая гармоника частоты модул яции параметров пол яриз ации света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5 9 385207, кл.G 01 N 21/46, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 498535, кл.G N 21/46, 1975. иг.

684409

Ф

Составитедь М.Дедловский

Редактор A.Çèíüêîâñêèé Техред М.Келемеш КорректорМ.Демчик

Заказ 5276/36 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 . Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4