SU1642333A1

SU1642333A1 - Способ определени показател преломлени материала

Info

Publication number: SU1642333A1
Application number: SU894635313A
Authority: SU
Inventors: Михаил Львович Варшавчик; Рашида Арифовна Комовкина
Original assignee: Предприятие П/Я В-8662
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1991-04-15

Abstract

Изобретение относитс к физической оптике и может быть использовано дл определени показател преломлени материала. Цель изобретени - расширение класса исследуемых материалов путем обеспечени исследовани материалов с поверхностным и/или объемным рассе нием. Освещают материал поочередно двум направленными монохроматическими потоками, пол ризованными перпендикул рно и параллельно плоскости падени , регистрируют интенсивность отраженного света. Измер ют дл каждого освещающего потока коэффициенты ркости материала в фиксированном направлении при приеме на параллельной и ортогональной пол ризаци х относительно пол ризации освещающего потока, а коэффициент преломлени вычисл ют по формуле, приведенной в описании. &amp; V.

Description

Изобретение относитс к физической оптике и может быть использовано дл определени показател преломлени материалов.

Целью изобретени вл етс расши-. рение класса исследуемых материалов путем обеспечени исследовани рассеивающих материалов с шероховатой поверхностью , например лакокрасочных покрытий .

Способ осуществл етс следующим образом.

Материал освещают поочередно двум направленными монохроматическими потоками , пол ризованными перпендикул рно и параллельно плоскости падени , и регистрируют интенсивности отраженного света.

После регистрации интенсивностей с отраженного света определ ют дл каждого освещающего монохроматического потока коэффициенты ркости материала в фиксированном направлении, лежащем в центральной части индикатрисы рассе ни , например, проход щем через максимум индикатрисы рассе ни , при приеме на параллельной и ортогональной пол ризации относительно пол ри- , зации освещающего потока. Показатель преломлени п вычисл ют по формуле

n tge sin29(|Ј)We

(1)

о

42ь

to

со

GO СО

где

ftuiJVLii frui -

1

(2)

31642333

Q - угол падени освещающего потока на материал; коэффициент ркости материала при пол ризации освещающего потока , перпендикул рной плоское ти падени , и приеме на той же пол ризации;

коэффициент ркости материала при пол ризации освещающего по-, тока, параллельной плоскости

PuчГ

,5

падени , и приеме на той же пол ризации; Р, . - коэффициент ркости материала

при пол ризации освещающего по- тока, перпендикул рной плоскости падени , и приеме на ортогональной пол ризации; () (, коэффициент ркости материала

при пол ризации освещающего потока, параллельной плоскости падени , и приеме на ортогональной пол ризации, Ац Если рассеивающий Материал представл ет собой многокомпонентную сие- тему такого же вида, как лакокрасочное покрытие, состо щее из оптически однородного св зующего (пленкообразо- пепел ), внутри которого наход тс частицы дисперсного вещества (пигмента или наполнител ), то отраженный лучистый поток состоит из двух составл ющих - внешней и внутренней.

Внешн составл юща рассе нного лучистого потока формируетс шероховатой поверхностью материала, которую можно представить в виде совокупности плоских фацетов, ориентированных под различными углами. Размеры фацетов существенно превышают длину волны on тического излучени , так что диффрак- ционные эффекты пренебрежимо малы и оражение излучени от каждого фацета описываетс формулами Френел , св зывающими коэффициент зеркального отра- жени с показателем преломлени и локальным углом падени . Внешн составл юща потока в каком-либо направлении формируетс только теми фацета

ми, нормаль к которым совпадает с биссектрисой угла, заключенного между направлени ми на излучатель и приемник , так что локальный угол падени излучени на фацеты равен половине уг ла между направлени ми на излучатель и приемник.

На внешнюю составл ющую рассе нного лучистого потока накладываетс внутренн составл юща , обусловлен

5

„ , 5 д 0

5

на рассе нием излучени толщей материала . Интенсивность этой составл ющей зависит не только от структуры материала, но и от показател преломлени и шероховатости поверхности материала, а также от угла падени .

Внутренн составл юща рассе нного лучистого потока непол ризована, а внешн составл юща - полностью пол ризована и сохран ет пол ризацию падающего потока, если падающий поток пол ризован перпендикул рно или параллельно плоскости падени .

Из сказанного следует, что коэффициенты ркостир1(, , () ц | определ ютс только внутренней составл ющей , а коэффициенты ркости J , НИЦ суммой внутренней и внешней составл ющих. Следовательно, разности }iL - /3

1II

/Зц и -/Зщ характеризуют только внешние составл ющие дл падающих потоков, пол ризованных соответственно перпендикул рно и параллельно плоскости падени , причем индикатрисы этих внешних составл ющих совпадают, поэтому отношение упом нутых разностей равно отношению коэффициентов отражени в перпендикул рно и параллельно пол ризованном свете, что и приводит к формуле (2). Зна отношение А, можно вычислить по формуле (1) показатель преломлени п, если только в эту формулу в качестве угла падени б подставить локальный угол падени , равный половине угла между направлени ми на излучатель и приемник .

Погрешность определени показател преломлени будет тем меньше чем больше разности }и - рц „ , р м, -(3,и, и поэтому с этой точки зрени следует устанавливать приемник ближе к максимуму индикатрисы рассе ни .

Рассмотренные выше зависимости применимы дл определени показател преломлени только при соблюдении следующих условии:

1)поверхность материала предста- Q вима в виде совокупности фацетов, размеры которых много больше длины волны излучени , так что дифракционные эффекты несущественны;

2)отсутствуют многократные пере- 5 отражени между различными фацетами;

3)внешн составл юща отраженного лучистого потока полностью пол ризованна , а внутренн - полностью непол ризованна ;

5

4) углы падени и наблюдени боль максимального угла наклона фацетов , так что взаимные затенени одних

участков поверхности другими отсут- ствуют.

Эти услови выполн ютс приближенно с достаточной дл практических прменений точностью.

Выли выполнены экспериментальные исследовани отражательных характеритик лакокрасочных покрытий с разной фактурой поверхности (всего нескольк сотен образцов).

Эти исследовани выполн ли на го- ниофотометре с чувствительностью по коэффициенту ркости с угловым разрешением 30 мин и пол ризационной разв зкой более 30 дБ в видимом диапзоне . Измер ли коэффициенты ркости и их индикатрисы при различных углах падени и различных пол ризаци х на излучение и на прием, а также исследвали профили поверхности на профило- метре.

Измерени показали, что в предела точности измерений перечисленные услови соблюдаютс дл углов падени и наблюдени менее 70 град.

Пример. Требовалось определить показатель преломлени поверхности лакокрасочного покрыти (ЛКП), нанесенного на плоскую пластину, на длине волны 0,63 мкм.

Дл этого пластину установили на гониофотометре с регулировкой пол ри- ;зации на излучение и на прием и осве- тили ЛКП монохроматическим пучком света на длине волны 0,63 мкм.

Установили угол падени равным 45 град.

Приемник разместили в плоскости падени так, что угол между направлени ми на излучатель и на приемник составил 90 град, при этом локальный уго падени равен

9 - Ц- - 45

Установили линейную пол ризацию падающего пучка, перпендикул рную плоскости падени .

Измерили коэффициент ркости ft,, при приеме на пол ризации, параллельной пол ризации освещающего потока, когда пол ризаци на излучение и на прием одна и та же (перпендикул рна плоскости падени ).

5

0

5

0

5

Затем измерили коэффициент ркости (iiu при приеме на ортогональной пол ризации по отношению к пол ризации освещающего потока, когда пол ризаци на излучение перпендикул рна плоскости падени , а пол ризаци на прием параллельна плоскости падени .

11осле этого установили пол ризацию О освещающего потока, параллельную плоскости падени , и измерили коэффициент

ркости pun при приеме на пол ризации , параллельной пол ризации падающего потока, когда пол ризаци на излучение и на прием одна и та же (параллельна плоскости падени ), а затем измерили коэффициент ркости /5 BJ при приеме на пол ризации, ортогональной пол ризации падающего потока, когда пол ризаци на излучение - параллельна плоскости падени , а пол ризаци на прием - перпендикул рна плоскости падени .

Измерени коэффициентов ркости

ft ц РИМ Pill ft id выполн ли путем сопоставлени интенсивности света, рассе нного ЛКП, с интенсивностью света , рассе нного эталонным образцом сравнени с известными коэффициентами ркости. В качестве эталонного образца сравнени использовали пластину из молочного стекла М-20. При сопоставлении интенсивностей примен ли набор паспортизированных ослабителей света. В рассматриваемом примере результаты измерении коэффициентов ркости таковы:

«5

0

(ц 1,39;Pi,, 0,30;

° «б;/}„1

Вычислили по формуле (2) отношение коэффициентов отражени

д - ..- о и

А /5„и-рщ- 98

Вычислили показатель преломлени ЛКП по формуле (1), в которую подставили полученное значение А 9,8, а в качестве угла падени Q- в (1) вз ли половину угла между направлени ми на излучатель и приемник Q - 90/2 45°:

55

n te 45

+

(12

1,54.

Таким образом, получили п 1,54, В исследованном ЛКИ св зующим служил сополимер винилхлорида с винилаце- татом, омыленный А-15-0, который, , согласно литературным данным, имеет показатель преломлени п. 1,52. Отличие измеренного значени показател преломлени от значени тавл ет

п.

-100 1,3 %.

Claims

Формула изобретени

Способ определени показател преломлени материала, включающий осве- фение материала поочередно двум монохроматическими световыми потоками, пол ризованными перпендикул рно и па- 20 раллельно плоскости падени , регистра- :цию интенсивностей, отраженного света IB направлении зеркального отражени , вычисление отношени коэффициентов отражени и вычисление показател преломлени п материала по формуле

,-25

- tgO sin29(jЈf)2

+ cos

0 - угол падени освещающего потока на материал;

А - параметр, определ емый отно- 35 шением коэффициентов.отражени света, пол ризованного

,

10

15

20 25

30

35

перпендикул рно и параллельно плоскости падени , отличающийс тем, что, с целью расширени класса исследуемых материалов путем обеспечени исследовани рассеивающих материалов с поверхностным и/или объемным рассе нием, после регистрации интенсивностеи отраженного света определ ют коэффициенты ркости материала при регистрации на параллельной и ортогональной пол ризаци х относительно пол ризации ост вещающего потока, а параметр А вычисл ют по формуле

А fiaiЈaf

Pllll fij.U

где ft - коэффициент ркости материала при пол ризации освещающего потока, перпендикул рной плоскости падени , и регистрации на той же пол ризации;

Р)м(| - коэффициент ркости материала при пол ризации освещающего потока, параллельной плоскости падени , и регистрации на той же пол ризации;

$И1НР«1. коэффициенты ркости материала при пол ризации освещающего потока, перпендикул рной и параллельной плоскости падени соответственно , и регистрации на ортогональной пол ризации.