RU2032166C1

RU2032166C1 - Method of determination of refractive index of wedge-shaped articles

Info

Publication number: RU2032166C1
Authority: RU
Inventors: Л.А. Смирнова
Original assignee: Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: parallel beam of monochromatic light is directed normally through diaphragm on to first face of sample, first image of diaphragm is formed in passing light, second image is formed by double reflection of rays inside sample, third image is formed with passing of light through air external to sample. Distances from first image of diaphragm to third one and from second image of diaphragm to third one are measured and refractive index is found from relationship given in description of invention. EFFECT: improved authenticity of determination of refractive index. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения оптических параметров веществ, в частности к угловым способам измерения показателя преломления клиновидных прозрачных объектов, и может найти применение в различных областях народного хозяйства, где необходимо знание точного значения показателя преломления оптических материалов, в частности, в химии и минералогии. The invention relates to the field of measuring the optical parameters of substances, in particular to angular methods for measuring the refractive index of wedge-shaped transparent objects, and can find application in various fields of the national economy, where it is necessary to know the exact value of the refractive index of optical materials, in particular in chemistry and mineralogy.

Известен способ определения показателя преломления клиновидных образцов [1], заключающийся в том, что направляют параллельный пучок минохроматического света нормально на первую грань клина, с помощью коллиматора гониометра получают первое изображение щели коллиматора в проходящем свете, поворачивают исследуемый образец на 180^о, получают второе изображение в отраженном свете от второй грани клина, измеряют угловое расстояние между ними, измеряют угол клиновидного образца, а показатель преломления определяют из соотношения
n = sin(α + i)/sin α, где α - угол клина;
i - угловое расстояние между первым и вторым изображением диафрагмы.There is a method of determining the refractive index of wedge-shaped samples [1], which consists in directing a parallel beam of minochromatic light normally to the first face of the wedge, using the goniometer collimator, obtain the first image of the collimator slit in transmitted light, rotate the test sample 180 ^° , and obtain a second image in reflected light from the second side of the wedge, measure the angular distance between them, measure the angle of the wedge-shaped sample, and the refractive index is determined from the ratio
n = sin (α + i) / sin α, where α is the wedge angle;
i is the angular distance between the first and second image of the diaphragm.

Недостатком данного способа является необходимость измерения угла клина, поворота исследуемого образца на 180^о в процессе измерений.The disadvantage of this method is the need to measure the angle of the wedge, the rotation of the test sample by 180 ^about in the measurement process.

Наиболее близким к изобретению является способ определения показателя преломления клиновидных образцов [2], в котором образец освещают монохроматическим светом через диафрагму и формируют четыре изображения диафрагмы с помощью зеркальной поверхности. Формирование двух независимых пар изображений требует проведения юстировки, состоящей из двух этапов: установки зеркала строго нормально к падающему излучению и установки клина таким образом, чтобы первая пара изображений располагалась внутри второй пары изображений. Closest to the invention is a method for determining the refractive index of wedge-shaped samples [2], in which the sample is illuminated with monochromatic light through a diaphragm and four images of the diaphragm are formed using a mirror surface. The formation of two independent pairs of images requires an adjustment consisting of two stages: the installation of the mirror is strictly normal to the incident radiation and the installation of the wedge so that the first pair of images is located inside the second pair of images.

Целью изобретения является упрощение способа. The aim of the invention is to simplify the method.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения показателя преломления клиновидных образцов, заключающемся в том, что освещают образец монохроматическим светом через диафрагму и формируют первое изображение диафрагмы при прохождении излучения мимо образца, формируют в проходящем свете дополнительные изображения диафрагмы, одно из которых соответствует однократному прохождению излучения через образец, а второе - трехкратному прохождению излучения через образец, измеряют расстояния ω₁ от первого изображения до первого дополнительного изображения диафрагмы, и расстояние ω₂ - от первого до второго дополнительного изображения диафрагмы, а показатель преломления n определяют из соотношения
n =

.This goal is achieved by the fact that in the method for determining the refractive index of wedge-shaped samples, which consists in illuminating the sample with monochromatic light through the diaphragm and forming the first image of the diaphragm when radiation passes past the sample, additional images of the diaphragm are formed in transmitted light, one of which corresponds to a single passage radiation through the sample, and the second - three times the passage of radiation through the sample, measure the distance ω ₁ from the first image to the first additional image of the diaphragm, and the distance ω ₂ from the first to the second additional image of the diaphragm, and the refractive index n is determined from the ratio
n =

.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - ход лучей в клиновидном образце. In FIG. 1 is a diagram of a device that implements the method; in FIG. 2 - ray path in a wedge-shaped sample.

Устройство включает в себя источник 1 света, установленный по ходу луча конденсор 2, в фокусе которого расположена входная диафрагма 3 и последовательно размещенные за ней объектив 4, исследуемый клиновидный образец 5, выходной объектив 6 и регистрирующее устройство 7. The device includes a light source 1, a condenser 2 installed along the beam, in the focus of which there is an input diaphragm 3 and a lens 4 sequentially placed behind it, an investigated wedge-shaped sample 5, an output lens 6 and a recording device 7.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Клиновидный образец 5 освещают параллельным пучком монохроматического света от источника 1, первую грань клина располагают нормально к падающему излучению, наблюдают три коллимационных изображения входной диафрагмы 3, измеряют расстояния ω₁ и ω₂ между соответствующими парами коллимационных изображений (фиг. 2) и рассчитывают n по формуле
n =

.The wedge-shaped sample 5 is illuminated with a parallel beam of monochromatic light from source 1, the first edge of the wedge is normal to the incident radiation, three collimation images of the input diaphragm 3 are observed, the distances ω ₁ and ω ₂ between the corresponding pairs of collimation images are measured (Fig. 2), and n is calculated from the formula
n =

.

Известно, что в приближении малых углов, угол отклонения лучей, прошедших через клин, связан с углом клина
ω ₀₁ = n α , где α - угол клина,
n - показатель преломления клиновидного образца.It is known that in the approximation of small angles, the deflection angle of the rays passing through the wedge is related to the angle of the wedge
ω ₀₁ = n α, where α is the angle of the wedge,
n is the refractive index of the wedge-shaped sample.

Угол между лучом, прошедшим через воздух мимо клина, и лучом, прошедшим через клин и соответственно преломленным им, ω₁ = n α - α. Часть света, вошедшего в клин, претерпевает двойное отражение (от второй, затем от первой по ходу луча грани клина) в клине и выходит, преломившись на второй грани клина под углом ω₀₂ = 3 α n, образуя третье изображение диафрагмы. Угол между третьим изображением и первым (только через воздух) запишется в виде
ω₂ = 3 α n - α .The angle between the beam passing through the air past the wedge and the beam passing through the wedge and refracted by it accordingly, ω ₁ = n α - α. Part of the light entering the wedge undergoes double reflection (from the second, then from the first along the wedge facet of the wedge) in the wedge and comes out, refracting on the second side of the wedge at an angle ω ₀₂ = 3 α n, forming the third image of the diaphragm. The angle between the third image and the first (only through the air) can be written as
ω ₂ = 3 α n - α.

Таким образом, одновременное получение трех изображений и измерение расстояний ω₁ и ω₂ между ними позволяет исключить операции по измерению угла клина и его поворота. Окончательно показатель преломления рассчитывается по формуле
n =

.Thus, the simultaneous acquisition of three images and measurement of the distances ω ₁ and ω ₂ between them eliminates the operation of measuring the angle of the wedge and its rotation. Finally, the refractive index is calculated by the formula
n =

.

В конкретном варианте определения показателя преломления клиновидного образца в качестве монохроматического источника света использовалась ртутная лампа с длиной волны излучения 5461

, расстояния ω₁ и ω₂ между коллимационными изображениями входной диафрагмы измерялись в фокусе выходного объектива с помощью окуляр-микрометра и стандартного автоколлиматора. В результате расчетов средний полученный результат n = 1,5183, что соответствует стеклу К8 с точностью до единицы пятого знака после запятой.In a specific variant of determining the refractive index of a wedge-shaped sample, a mercury lamp with a radiation wavelength of 5461 was used as a monochromatic light source

, the distances ω ₁ and ω ₂ between the collimation images of the input diaphragm were measured at the focus of the output lens using an eyepiece micrometer and a standard autocollimator. As a result of calculations, the average result obtained is n = 1.5183, which corresponds to K8 glass with an accuracy of one fifth decimal place.

Claims

METHOD FOR DETERMINING A REFLECTIVE INDICATOR OF WEDGE-shaped SAMPLES, including illuminating the sample with monochromatic light through the diaphragm and forming the first image of the diaphragm when radiation passes past the sample, characterized in that, in order to simplify the method, additional images of the diaphragm are formed in transmitted light, the first of which corresponds to a single radiation of the diaphragm through the sample, in the second - three times the passage of radiation through the sample, measure the distance ω ₁ from the first image to the first additional image of the diaphragm and the distance ω ₂ from the first to the second additional image of the diaphragm, and the refractive index n of the sample is determined from the ratio