SU1608508A1 - Рефрактометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в оптико-физических и физико-химических исследовани х дл  определени  абсолютных величин показателей преломлени  жидких, твердых и газовых сред. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений показател  преломлени . Рефрактометр содержит два интерферометра Фабри-Перо с одинаковой областью дисперсии, регулируемыми базами и сопр женными через полупрозрачное зеркало взаимно-перпендикул рными оптическими ос ми. При измерени х исследуемый образец помещают в один из интерферометров Фабри-Перо и сравнивают две интерференционные картины, образующиес  в интерферометрах Фабри-Перо с образцом и без него. Уравнивают пор дки интерференции путем компенсации оптического пути, а показатель преломлени  определ ют из отношени  скомпенсированной разности хода лучей к толщине исследуемого образца. 5 ил.

Description

И

испо. ческ вани

личи

пока миче и

прел

НОСТ1

метр Н, схем1

юбретение относитс  к области изме1)ительной техники и может быть гьзовано в области оптико-физи- IX и физико-химических исследодл  определени  абсолютных ве- I показателей преломлени  жидких, твердых и газовых сред, разности в

}ател х преломлени  различньЬс хи- ;ких веществ, а также дисперсии

1ИЯ изменени  показател  змлени .

изобретени  - повьшение точ- I интерференционного рефрактоЦиль

1.

I фиг.1 изображена оптическа  рефрактометра; на фиг.2 и 3 .то же, варианты выполнени ; на фиг.4 и 5 - системы интерференционных колец соответственно без образца и при его внесении.

Рефрактометр содержит интерферо- метр Фабри-Перо, образованный зеркалами 1 и 2, и дополнительный интерферометр Фабри-Перо, образованный зеркалами 3 и 4. Одно из зеркал ос- новного интерферометра снабжено ме- . ханизмом 5 линейного перемещени . Источник 6 монохроматического излучени  оптически св зан с обоими интерферометрами . Эти св зи могут быть выполнены различным образом (фиг.2 и 3). Полупрозрачное зеркало 7. усо:

О:

00

ел

00

тановлено в месте пересечени  осей интерферометров под углом 45 к ним или в месте пересечени  выход щих из них лучей (фиг.2 и 3) и оптически св зано с блоком 8 регистрации. На фиг.2 входы интерферометров оптически св заны с источником 6 монохроматического излучени  посредством полупрозрачного зеркала 9 и отражающих зеркал 10 и 11,.Оптические оси устанавливают взаимно перпендикул рно за пределами интерферометров при помощи отражающих зеркал 12 и 13, На фиг.З оптические оси интерферометров пересекают при помощи одного отражающего зеркала 14. В основном интерферометре установлена кюйета 15 дл  образца . Техническое решение по схеме на фиг,1 обеспечивает более компактную конструкцию. Размещение полупрозрачного зеркала 7 в месте пересечени  взаимно перпендикул рных оптических осей обоих интерферометров под углом 45° позвол ет изменить направление распространени  : интерферирующих пучков и совместить обе интерференционные картины в одной плоскости в блоке 8 регистрации, Исследуемьй образец, если это твердое тело, имее вид плоскопараллельной пластины, В том случае, если определел етс  показатель преломлени  жидкой или газовой среды, она заключаетс  в кювету 15 с плоскопараллельными окнами,: В последнем случае области дисперсии обоих интерферометров выравниваютс  перед началом измерений в присутствии в одном из интерферометров кюветы 15 (без исследуемой среды). Сказанное справедливо также и при применении кювет в схемах на фиг.2 и 3,

Рефрактометр работает следующим образом.

Излучение от монохроматического источника 6 направл етс  в интерферометр , образованньпЧ зеркалами 1 и 2 и одновременно с помощью полупрозрачного зеркала 7 - в дополнительный интерферометр, образованный зеркалами 3 и 4. После прохождени  обоих, интерферометров пучки лучей с помощью полупрозрачного зеркала 7 направл ютс  в блок 8 регистрации, где можно наблюдать с помощью автокаллимато- ра (не показан) совмещенную от обо- их интерферометров картину, представл ющую собой две системы колец равного наклона. Перед началом измерений.

/

в отсутствие в основном интерферометре образца, с помощью механизма 5 линейного перемещени  регулируют базы обоих интерферометров до совпадени  в них значений длины оптического пути. В этом случае рассто ние d( . между зеркалами 1 и 2 равно рассто нию d между зеркалами 3 и 4, т.е, : области дисперсии . &- обоих интерферометров при d d равны

д;) -1

2d,.n

V

(1)

/

где Пд - показатель преломлени  среды , наход щейс  между зеркалами 1, 2 и 3, 4. При этом в плоскости наблюдени  блока 8 регистрации образуютс  две системы совпадающих друг с другом интерференционных колец (фиг,4), Погрешность совмещени  интерференционных картин при визуальном наблюдении оцениваетс  3 . интерференционной полосы. При фотоэлектрической регистрации относит.ельна  погрешность уменьшаетс  до 2-10 . После внесени  в основной интерферометр исследуемого образца между зеркалами 1 и 2 по вл етс  дополнительна  разность хода лучей, вследствие чего область дисперсии .этого интерферометра уменьшаетс . Это вызьшает в плоскости наблюдени  относительное смещение систем.интерференционных колец от обоих интерферометров (фиг .,5). Уменьша  базу интерферометра перемещением зеркала 2 на величину If, уравнивают области дисперсии обоих интерферометров, добива сь совмещени  обеих систем интерференционных колец. Обща  картина в плоскости наблюдени  возвращаетс  к исходному положению, изображенному на фиг,4, После этого показатель преломлени  образца определ ют по формуле

Обр

(1 + iM-n, (2)

где 1, - величина изменени  базы основного интерферометра, компенсирующа  оптическую разность хода после внесени  образца;

толщина исследуемого образца .

Аналогично определ етс  показа- тель преломлени  жидкой или газовой среды, наход щейс  в кювете. Отличие состоит в том, что до начала измереh лу

из лерени 

ДУ«а

л,1(Г

то

ПО1

и J

реши

НИИ базы обоих интерферометров Фабри- Перо уравнивают с учетом оптического пу|ти в окнах кюветы.

За -счет сведени  обеих систем интерференционных полос в одну плоскость и их совмещени  повышаетс  точность определени  показател  прелом- ле ПИЯ. Основными составл ющими пог- репностей вход щих в расчетную форму- (2) величин  вл ютс  погрешности

показател  преломлени  воз- njjC vlCr ) и погрешности измерений длин. Анализ этих погрешностей их значение, равное при

1,5, 1, 20 мм, h 20 мм. Применение в оптических схемах дл  измерени  длин лазерных интерферометрои позвол ет повысить точность опре- дeJtIeни  показател  преломлени  до

- 10- .

Рефрактометр позвол ет повысить :ность определени  оптического tазател  преломлени  на 2-4 пор дка значительно упростить процесс измеПри этом исключаетс  вли ние температуры на стабильность измересокращаетс  врем  измерени  и полностью автоматизируетс  процесс измерени  оптического показател  прелом пени  твердых, жидких и газовых ерец. Применение в оптической схеме рефрактометра одновременно двух ин тер ерометров Фабри-Перо.позволдет

16

1608508

0

производить сравнительный анализ различных химических веществ, дает возможность определ ть направление изменени  показател  преломлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Рефрактометр, содержащий источник .монохроматического излучени , интерферометр Фабри-Перо, одно из зеркал которого снабжено механизмом линей-; ного перемещени , и блок регистрации, при этом вход интерферометра Фабри- Перо оптически св зан с источником

   5 ° ° Р° ческого излз чени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в рефрактометр введены полупрозрачное зеркало и дополнительный интерферо0 метр Фабри-Перо, аналогичный первому, установленный так, что его оптическа  ось перпендикул рна оптической оси основного интерферометра Фабри- Перо, при этом полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к оптическим ос м обоих интерферометров в месте переселени  этих осей, а вход дополнительного интерферометра Фаб- ри-Перо оптически св зан через полупрозрачное зеркало с источником монохроматического излучени ,.при этом блок регистрации установлен на выходе дополнительного интерферометра Фабри-Перо .

   5

   0

   ,

   Г-