SU1213397A1 - Способ измерени показател преломлени светорассеивающей среды - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к физической оптике и может быть использовано дл  измерени  показателей преломлени  различных светорассеи- вающих сред, таких как растворы, суспензии, газовые среды. Способ включает расщепление пол  оптического излучени  на две составл ющие, формирование взаимно ортогональных циркул рных пол ризаций расщепленных составл ющих пол , помещение исследуемой среды на пути одной из составл ющих. После прохождени  через исследуемую среду части излучени  выдел ют из нее нерассе нное и однократно рассе нное в направлении распространени  излучение, выравнивают интенсивности этой части излучени  и не проход щей через исследуемую среду части излучени , а затем осуществл ют их оптическое смешение . По резульатам смешени  регистрируют поворот плоскости пол ризации результ1фующего пол , по которому определ ют показатель преломлени  исследуемой среды. 2 шт. i Л

Description

Изобретение относитс  к физилес- кой оптике и может быть использовано дл  измерени  показателей преломлени  различных светорассеи-- вающих сред, таких как растворы, суспензии, газовые среды.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  показател  преломлени  светорассеивающих сред.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг,2 - схема устройства.

Блок-схема устройства содержит следующие блоки-операторы, размещенные последовательно: излучательный блок , светоделительный блок 2 блок 3 нейтральных ослабителей оптического излучени , блок 4 компенсации разности хода разд(глекных пучков S пол ризационные блоки 5, исследуемое вещество 6, фильтрующий блок 7, смесительный блок 8, блок- анализатор 9 пол ризации и фото - злек трический блок 10 регистрации.

Устройство содержит источник 1J излучени , светоделитель 12,, зеркала 13, нейтральаш ослабитель 14, компенсатор 15 разности хода лучейэ состо щей из -подвижного и неподвижного фазовых клиньев, смеситель 16 пучков 5 которые в совокупности составл ют интерферометр. Нар ду с этими элементами устройство содержит пол роиды 7 и пластинки /4 18, составл ющие пол ризационны блоки, объективы 19 и 20 л диафрагму 2, составл ющие оптический фрщьтрующий блок f модзш тор .22 Фа- pa,qeHj анализатор 23 линейной пол ризации , составл ющие блок-анализатор пол ризации и фотозлектри- ческий блок 24 регистрации.

Размер диафрагмы 2 выбираетс  Б соответствии с размером первого дифракционного минимума в картине Эйри из услови :

J ,22 . , где (3 - диаметр диафрагг-зьи,

К - длина волны излз чени ;

1- фокусное рассто ние объектива 19;

2- рабочий диаметр объектива

19.

На вход устройства поступает оптческий сигнал, который раздел етс  светоделителем 12 на две составл ющие , С помощью пол ровдов 17 и пластинок /4 18 в двух канэлак интерcpepof-ieTps . задаютс.-; взаимно ортого-- н;альные циркул рио пол ризоБанные сос газл ющие пол ,- В объектном канале -интерферометра располагаетс 

кювЕта 23 со срецой, зые гупающей в качестве осноьь (матридь;) рассеиваю- цдей среды (например, д стиллироваг-;- на  вода , В :-) гои рассе ние И-злучени  не происходит.; ,&. все

излучение, прош едшее через среду,

объективом 9 С0(5ираетс  в его фокусе к проводит через диафрагму 21. расположение и форма которой полностью соответствует форме фокальног о п тна

излучени , Объектив 20 дл  ко ишмации излучени  прошедшего диафрагму 21 , Компенсатор 5 разности хода, служит дл  выравнивани  оптического пути т, В объектном и

опорном кангшах, В этом случае на выходе устройства интерференционна  картина отсутствует, поскольку ортогонально пол ризоЕз.нные световые не интерфе -р.ируют... С 1--;марпое

светово.е поле на .выходе устройства характеризуете.-..: некоторой детермини- ро. згнмой пол- риоагги-зй,. В С-пучае равноинтексив.кых взаимно сртогональ- Hbns циркул рных пол ризаций пол риза-и .к  результирутаще.го излучени  линейна к характеризуетс  некот-эрым а2ш-;у ток,. При добавлении Б к ОБету рассенвател  в поле ,

исследуекуто среду нар ду

с регу.п рной ч.ас г ыо наблюдаетс  рас- се ное  з уч гсие., Фкпьт1эук1щее уст™ ройсп-ю. служит дл  ; ь делекн:з егул р- ной части излучени  i Б зезультате реш1иза лии актов рассе ни  и фильтpaifKH сншгсаетс  кктенскв ость излу- . попадающег О на смес;1-ггел:ь 16 п учко к: по объектному каналу интео-- AepcM Tna. Чо этой причине в опор- чог ;гаиале интерферометра используе ;-;-;  набор нсйтр альных светофи.льт- 3 11озвол. :юп5их выравнивать -1Нтен- гквностъ двух состаБЛ юти:;: которые пог;а, на смесктель 1 6 пучков „ ол. ризационный б-иок-анализатор

зместй с фотоэлектрическим блоком р ;т истрации служат дл  изме.рэни  аз1змута лин;ейной пол ризации резуль- TKpyiOTiiero излучени  Ка модул тор Фараде  подаетс  переменное синусоидальное напр жение определенной частоты V ,. с. помощью чего раскач и- .ваетс  плоскость пол ризации ре- зу..пьтир ующего излучени , Вр.аща  ана3

лизатор линейной пол ризации, доби- ваютс  удвоени  частоты 2Э сигнала , регистрируемого фотоэлектрическим блоком. Снима  отсчет по лимбу анализатора, наход т азимут линейной пол ризации об результирующего излучени .Возникша  в результате внесени  рассеивающих частиц в сред разность азимутов пол ризации ai-oio функционально св зана с наведенной разностью хода лучей в плечах интерферометра соотношением:

- - Збо.

где , 6р - толщина кюветы.

Таким образом, формула дл  определени  показател  преломлени  запсываетс  в виде: / , ,„ {(i+rfo 1

h П„+лп 11,,)

° 360°еа

где - показатель преломлени  св зующей среды-матрицы.

Тип пол ризации результирующего излучени  очень чувствителен к варици м разности хода лучей в плечах интерферометра. Даже при изменени х разности хода значительно меньших Л тип пол ризации существенно измен етс , В способе используютс  взаимн ортогональные циркул рные пол ризации составл ющих пол , что дает линейную пол ризацию результирующего излучени  с определенным азимутом пол ризации. При возникновении добавочной разности хода между ортогональными компонентами на величину Ti азимут линейной пол ризации результирующего пол  измен етс  на 360°. Поскольку азимут пол ризации можно измер ть с точностью до секунд, то, соответственно, точность измерени  разности хода л2 составл ет величину 10 , а точность измерени  изменени  показател  преломлени  будет соответственно

lo S/e.

При оптическом смешении двух пучков с ортогональными циркул ционными пол ризаци ми пол ризаци  результирующего пучка будет линейной только в случае равенства интенсив- ностей пучков. Если же интенсивности пучков не равны, то в результате получаем эллиптическую пол ризацию . Азимут линейной пол ризации излучени  определ етс  с большей точностью , нежели азимут эллиптической,

133974

Это св зано с тем, что в случае эллиптической пол ризации излучени  определение максимума сигнала в регистрирующем блоке, по которому 5 суд т об азимуте пол ризации, затруднено наличием фонового сигнала, обусловленного отличием пол ризации излучени  от линейной. Это  вл етс  следствием закона Малюса.. 10 Согласно закону Малюса интенсивность линейно пол ризованного излучени , прошедшего анализатор, опредет л етс  из соотношени :

15

0-3„-С05, ,

где , - угол между плоскостью пол ризации излучени  и осью анализатора.

20 Б случае эллиптически пол ризованного излучени 

30 „-соб И о2 Со5 (90°-о,) -Toi COS ci, + Зог-sin ot, ,

25 где Зд, - соответствует 0 большой папу

оси эллипса пол ризации; ог малой полуоси эллипса. Погрешность измерени  системы определ етс  величиной J3 /dot,, что в 30 случае линейно пол ризованного излучени  составл ло:

dJ/doi., 20о-С05сг,. б шоб, ,

35 а в случае эллиптически пол ризованного излучени  она будет:

dvl/das, 23(j,-co5 ci,-6inoi,4- 23o2-co5oi,

KsincxL, 2(3o,Op.j co5o{,i eirjoL, . 40

Интенсивность Зд, , соответствую-, ща  большой оси эллипса пол ризаций в нашем случае равна I D - интенсивности линейно пол ризованного излу- 5 чени , а интенсивность З , соответствующа  малой оси эллипса пол ризации , равна разности интен-. сивностей между смешиваемыми пучками

Таким образом, вьфавнивание ин- тенсивностей смешиваемых пучков устран ет эллиптичность результ- рующего пучка, а следовательно, повышает точность измерени .

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  локазател  преломлени  светорассеивающей среды.

   включающий расщепление пол  оптического излучени  на две составл ющие, помещение исследуемой среды на пути одной из составл ющих, оптическое смешение двух составл ющих пол  на выходе излучени  из образца и определение показател  преломпени , отличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности измерени , после расщеплени  пол  оптического излучени  формируют взаимно ортогональные циркул рные пол ризации расщепленных составл ющих пол , а после прохождени  через исследуемую среду части излучени  вьщел ют из нее нерассе нное и однократно рассе нное в направ- лении распространени  излучение,выравнивают интенсивности этой части излучени  и не проход щей через исследуемую среду части излучени , а затем осуществл ют их оптическое смешение и по результатам его регистрируют поворот плоскости пол ризации результирующего пол , по которому определ ют показатель преломлени  исследуемой среды.

   Фиг.1

   12

   П

   15

   Составитель С.Голубев Редактор Р.Цицика Техред 3.Палий Корректор С,Черни

   Заказ 777/54 Тираж 778Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета ..СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д,4/5

   Филиал ПИП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   11 П