Способ измерения показателя прелом-ления

Способ измерения показателя прелом-ления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ изьь итиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и 819643

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2785847/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

G 01 N 21/45

Госудлрстееииый комитет

СССР

ll0 делам изооретеиий и открытий (53) УДК 535.322..4 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.81 (72) Авторы изобретения

А. Н. Бондаренко и Ю. М. Криницын (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерения оптических параметров веществ, в частности к способам интерферометрического измерения показателя преломления.

Изобретение может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, где необходимо знание точного значения показателя преломления вещества, в частности в метрологии.

Известен интерферометрический способ измерения показателя преломления, основанный на измеренин оптической разности хода двух интерферирующих лучей, проходящих через референтную и исследуемую среды соответственно (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ измерения показателя преломления, основанный на интерференции двух когерентных световых лучей, проходящих через исследуемую и референтную среды соответственно, в котором для вычисления показателя преломления измеряют длину кюветы с исследуемой и референтной средами, затем подстройкой частоты когерентного излучения добиваются минимума интенсивности интерференционной картины и измеряют значение этой частоты Д ", после чего изменением частоты добиваются следующего минимума интерференционной картины и измеряют значение этой частоты и, а показатель прелом-. ления вычисляют по формуле п=1» @ —.„- —, С где С вЂ” скорость света (2).

Недостатком этого способа является недостаточная -точность измерения, связанная с необходимостью измерения трех величин:

d,V* и4.

Целью изобретения является повышение

10 точности измерения за счет использования двух интерферометров, позволяющих избавиться от необходимости измерения диапазона перестройки частоты (у* — у) и длины кюветы d и упрощение способа измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения показателя преломления, основанном на интерференции когерентного излучения, проходящего через исследуемую и референтную среды, и изменении частоты когерентного излучения с помощью двух интерферометров, в камерах которых установлен вакуум, создают две интерференционные картины, одновременно с изменени819643 ем частоты когерентного излучения измеряют отношениеК, К чисел периодов изменения интенсивностей первой и второй интерференционных картин, заполняют камеру одного интерферометра исследуемой средой, а другого — референтной средой, снова изменяют частоту когерентного излучения с одновременным измерением отношения кй кгчисел периодов изменения интенсивностей первой и второй интерференционных картин, а относительный показатель преломления вычисляют по формуле

1 п.,К, К, К

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения показателя преломления данным способом.

Источник 1 когерентного излучения через первое полупрозрачное зеркало 2 и второе полупрозрачное зеркало 3 оптически связан с зеркалами 4, 5 и первым фотоприемником 6, а также через первое полупрозрачное зеркало 2, поворотные призмы 7, 8, 9 и третье полупрозрачное зеркало 10 оптически связан с зеркалами 11, 12 и вторым фотоприемником 13. Первый фотоприемник 6 подключен к первому счетчику 14, а второй фотоприемник 13 — ко второму счетчику 15.

Выходы счетчиков 14 и 15 подключены к первому и второму входам вычислителя 16 показателя преломления соответственно.

В качестве счетчиков 14 и 15 может быть использован, например, счетчик типа ПС022ем. В качестве вычислителя 16 показателя преломления может быть использовано любое электронное вычислительное устройство, производящее операцию деления.

Устройство работает следуюшим образом.

Источник 1 когерентного излучения освещает первый интерферометр, помещенный в вакуумную камеру 17, состоящий из зеркал 3, 4 и 5. При этом в плоскости первого фотоприемника 6 наблюдается первая интерференционная картина. Через первое полупрозрачное зеркало 2 и поворотные призмы

7, 8, 9 этим же источником освещается и второй интерферометр, помещенный в вакуумную камеру 18, состоящий из зеркал 10, 11, 12. При этом в плоскости второго фотоприемника наблюдается вторая интерференционная картина. При изменении частоты источника 1 на величину Ь )1 в плоскости первого фотоприемника 6 будет наблюдаться число Ki периодов изменения интенсивности первой интерференционной картины, равное К =, где L, — разность ходу, йь да лучей первого ннтерферочетра; C — скоC рость света. В плоскости второго фотоприемника 13 будет наблюдаться число К> периодов изменения интенсивности второй интерференционной картины, равное К1 = - - -, где 1 — разность хода лучей второго интерферометра. Счетчики 14 и 15 подсчитывают число К и К соответственно, а вычислитель 16 вычисляет отношениеК/к =1.ф(1).

Затем камеру 17 заполняют исследуемой средой, а камеру 18 — референтной средой (если камера 18 остается без заполнения, то будет измерен абсолютный показатель преломления, т.е. показатель преломления относительно вакуума). Снова изменяют частоту излучения источника 1 на величину

Ь1) (величина Ь1!1 и Ь1 может быть произвольной), а счетчиками 14 и 15 при этом соответственно регистрируются числа К и

К2 изменений интенсивностей первой и второй интерференционных картин, равные

Д, Е 1„н,, д1,Г.!. n.

С

Вычислитель 16 вычисляет отношение

Затем вычислитель 16 производит операцию деления !

Кй К, h

К К

Для оценки максимальной погрешности измерения показателя преломления этим способом следует продифференцировать формулу (3) IIO (,) H („). к зО Обозначим (-!) = а4; — = Ь!, — " = и при этом формулу (3) можно переписать:

n =- . После дифференцирования:

4, 42 1+ 1ф 2.Мзl

35 ф, Если 1.1 = 10 см; Lq = 104 см; п1 = 1,5; пг = 1 Ьй = Ьс(2 = 10", то а(1 = 105; с4 = 1,5 10, а Ьn = 2,5 10 Относительная погрешность — — — = 1,7 108.

Преимущество данного способа измерения показателя преломления по сравнению с известными заключается в устранении необходимости измерять интервал перестройки частоты (9ф — 1!) и длины кюветы, что при45 водит к увеличению точности измерений и упрощает способ измерений, Формула изобретения

5G Способ измерения показателя преломления, основанный на интерференции конгерентного излучения, проходящего через исследуемую и референтную среды, и изменении частоты когерентного излучения, отличаю55 щийся тем, что, с целью повышения точности измерения с помощью двух интерферометров, в камерах которых установлен вакуум, создают две интерференционные картины, одновременно с изменением частоты коге819643

Составитель Н. Гусева

Редактор О. Филиппова Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Заказ 1290/20 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рентного излучения измеряют отношениеК,/К чисел периодов изменения интенсивностей первой и второй интерференционных картин, заполняют камеру одного интерферометра исследуемой средой, а другого референтной средой, снова изменяют частоту когерентного излучения с одновременным измерением отношения К,/К чисел периодов изменения интенсивностей первой и второй интерференционных картин, а относительный показатель преломления вычисляют по формуле

,К

К о К Ki

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3680263, кл. 51 — 96, опублик. 1972.

2. Патент США № 3472598, кл. 356 — 107, опублик. 1969 (прототип).