SU1642334A1

SU1642334A1 - Способ определени показател преломлени материала

Info

Publication number: SU1642334A1
Application number: SU894635318A
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. а именно обеспечение исследовани рассеивающих материалов с шероховатой поверхностью. Материал освещают направленным линейно пол ризованным монохроматическим потоком, регистрируют интенсивности отраженного излучени . При этом материал помещают поочередно в две среды с различными показател ми преломлени , измер ют коэффициенты ркости материала в каждой среде в фиксированном направлении при приеме на параллельной и ортогональной пол ризаци х по отношению к освещающему потоку, а вычисление показател преломлени выполн ют из уравнени , св зывающего измеренные значени коэф- Q фициента ркости с отношением фре- нелевских коэффициентов отражени материала в двух указанных средах. 1 табл. (/ С

Description

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

Целью изобретени вл етс расширение класса исследуемых материалов, а именно обеспечение исследовани рассеивающих материалов с шероховатой поверхностью , например лакокрасочных покрытий.

Способ осуществл етс следующим образом.

Освещают исследуемый материал направленным линейно пол ризованным монохроматическим потоком. При этом материал помещают поочередно в две среды с различными показател ми преломлени , например в воздух и в воду, после регистрации интенсивности отраженного материалом излучени определ ют коэффициенты ркости материала в каждой среде 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 ризаци х относительно пол ризации освещающего потока, затем

4

к;

ОС СС Ј

измер ют угол между направлени ми облучени и наблюдени . Показатель пре ломлени п вычисл ют из уравнени

Р«() Pl4-A J: m

, 0) Ргн-Ри

п„ - показатели преломлени

р4

где п

1

10

Р

111

Р

11

Р

,(n,n,i,Q), г(п,п2,9;

первой и второй сред; 9 - локальный угол падени , равный половине угла между направлени ми облучени и наблюдени ; коэффициент ркости материала при расположении 5 материала в первой среде с показателем преломлени п и приеме на пол ризации , параллельной пол ризации падающего 20 потока;

коэффициент ркости материала при расположении материала в первой среде с показателем преломле- 5 ни п и приеме на пол ризации , ортогональной пол рчзапии падающего потока;

коэффициент ркости ма- зд териала при расположении материала во второй среде с показателем преломлени n и приеме на пол ризации , параллельной пол ризации падающего потока;

коэффициент ркости материала при расположении материала во второй де с показателем преломлени п2и приеме на пол ризации , ортогональной пол ризации падающего потока; 5

2.П

френелевскче коэффициенты отражени (энергетические ) от поверхности материала в первой и второй средах соответственно .

Дл освещающего потока, пол ризоанного , например, перпендикул рно лоскости падени , t

50

p;(n,n,, В)

Cos0(2

n

Cos 8 +(- - Sin 9) ..

Г1 .

55

i 1,2.

(2)

5

Q 5

0

5

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 оптического излучени , так что дшрракцион- ные эффекты пренебрежимо малы и отражение излучени от каждого фацета описываетс формулами Френел , св зывающими коэффициент зеркального отражени с показателем преломлени и локальным углом падени . Внешн составл юща потока в каком-либо направлении формируетс только теми фацетами, 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 угла между напра лени ми на излучатель и приемник .

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

Отсюда следует, что, во-первых, при облучении материала линейно пол ризованным лучистым потоком внешн составл юща коэффициента ркости, характеризующа внешнюю составл ющую рассе нного потока, может быть определена как разность Кп fyj коэффициентов ркости |% „ , jS)j при приеме на параллельной и ортогональной пол ризаци х по отношению к пол ризации падающего потока и, во-вторых, индикатриса внешней составл ющей коэффициента ркости не зависит от отношени показателей преломлени поверхности материала и среды, в которую помещен материал. Следовательно, если

51642334

расположить материал поочередно в двух прозрачных средах с показател ми преДл пустой кюветы с ЛКП измерили коэффициенты ркости на параллельной

ломлени п

А

п

и определить внешние

и ортогональной пол ризаци х fb{, А. Поскольку величины р ( , отличаютс от действительных значений

и х $,.,, Р«« Pu

коэффициентов ркости ЛКП ч воздухе А$ц, ft.i, то необходимо знать коэффициент пропускани пустой ккзеты х;,на параллельной и ортогональной пол ризаци х по отношению к пол ризации падающего потока. Величины ft |( , з j

составл ющие коэффициентов ркости дл обоих случаев (Ь ftnn ft 2.1 при посто нных углах падени и наблюдени , то отношение этих внешних составл ющих будет равно отношению френелевских коэффициентов от- j0 (этот коэффициент пропускани измери- ражени материала, что приводит к фор- ли заранее при аттестации кюветы)„ муле (1). Погрешность определени показател преломлени поверхности материала из (1) будет тем меньше, чем Теперь в кювету налили воду и изме- больгае разности коэффициентов ркости J5 рили коэффициенты ркости /i 2« P2.J. ftitl Ь U и ПОЭТОМУ с этой кюветы с расположенным в ней ЛКП этой точки .ренч следует устанавливать приемник ближе к максимуму индикатрисы рассе ни .

Пример. Дл определени пока- 20 отличаютс от действительных значений зател преломлени поверхности лако- коэффициентов ркости в воде flzn красочного покрыти (ЛКП) , наиесенно- , Ь ц ввиду отличи от единицы го на плоскую пластину, на длине вол- фициелта пропускани кюветы с водой ны 0, 63 мкм использовали гонифотометр Ј2 (коэффициент Јг измерили заранее с регулировкой пол ризации на излуче- 25 при аттестации кюветы). ние и на прием. На поворотный столик гониофотометра установили цилиндрическую кювету с прозрачными стенками. В кювету поместили исследуемую пластинку так, чтобы вертикальна ось кюветы, 30 совпадающа с осью поворотного стола, проходила через исследуемую поверхность ЛКП. Осветили ЛКП монохроматическим пучком света на длине волны 0)63 мкм. Угол падени установили рав- j ным 45 , Пол ризацию падающего потока установили перпендикул рно к плоскости падени (плоскость падени перпендикул рна оси кюветы). Разместили приемник в плоскости падени так, чтобы 40 угол между направлени ми на излучатель и приемник был равен 90°, при этом локальный угол падени будет равен

.

В рассматриваемом примерз результаты измерений таковы:

Ј,„ 0,68; (% 0,13; и, 0,85:

j%a,, п V

Вычислили по формуле (1) отношение коэффициентов отражени

Р .u fyjliiLy-- , ii

Р („-/3 7 V

2i68:0i1.3 0А90 , fi 0,21-0,12 0,85

Воспользовались табличной зависимостью отношени /), / (Ог. от величины п в соответствии с (2) при п4 1, п, 1,33, & 45°.

из которой при р(/Р2 получили п 1,55.

В исследованном ЛКП св зующим служила пентафталева смола, котора , согласно литературным данным, имеет показатель преломлени пл 1,52. Отличие измеренного значени показател преломлени от значени пл составл ет

и х $,.,, Р«« Pu

(этот коэффициент пропускани измери- ли заранее при аттестации кюветы)„ Теперь в кювету налили воду и изме- рили коэффициенты ркости /i 2« P2.J. этой кюветы с расположенным в ней ЛКП

коэффициентов ркости ЛКП ч воздухе А$ц, ft.i, то необходимо знать коэффициент пропускани пустой ккзеты х;, (этот коэффициент пропускани измери- ли заранее при аттестации кюветы)„ Теперь в кювету налили воду и изме рили коэффициенты ркости /i 2« P2.J этой кюветы с расположенным в ней ЛКП

на параллельной и ортогональной пол ризаци х по отношению к пол ризации падающего потока. Величины ft |( , з j

отличаютс от действительных значений коэффициентов ркости в воде flzn , Ь ц ввиду отличи от единицы фициелта пропускани кюветы с водой Ј2 (коэффициент Јг измерили заранее при аттестации кюветы).

Ј,„ 0,68; (% 0,13; и, 0,85:

j%a,, п V

Р .u fyjliiLy-- , ii

Р („-/3 7 V

2i68:0i1.3 0А90 , fi 0,21-0,12 0,85

S. |10Q 1, 52 1()0 2% плт,э/

Claims

Формула изобр.етени

Способ определени показател преломлени материала, включающий о све- цение материала линейно пол ризованным в плоскости падени или перпендикул рно плоскости падени монохроматическим потоком, регистрацию интенсивности отраженного материалом излучени в направлении зеркального отражени и вычисление показател преломлени материала, отличающийс тем, что, с целью расширени класса исследуемых материалов за счет обес- печени исследовани рассеивающих материалов с поверхностным и/или объемным рассе нием, освещают материал, помещаемый поочередно в две среды с различными показател ми преломлени , после регистрации интенсивности отраженного материалом излучени определ ют коэффициенты ркости материала в каждой среде при регистрации интенсивности на параллельной и ортогональ- ной пол ризаци х относительно пол ризации освещающего потока, а показатель преломлени п вычисл ют из уравнени

PiiSiB-ii-l)- JLiiLIJ LL- рг(п,ПЈ,0) (iul,-iJ2i

де п(, п - показатели преломлени

25

t

первой и второй сред; зо 0 - угол падени освещающего потока на материал; коэффициент ркости материала при расположении материала в первой среде с показателем преломлени

111

U

„п| и регистрации на пол ризации , параллельной пол ризации падающего потока;

коэффициент ркости материала при расположении материала в первой среде с показателем преломлени П| и регистрации на пол ризации, ортогональной пол ризации падающего потока;

коэффициент ркости материала при расположении материала во второй среде с показателем преломлени п.

и регистрации

. 5 0

5

о

p,(n,n f)g(

на пол ризации, парац- лельной пол ризации падающего потока; коэффициент ркости материала при расположении материала во второй среде с показателем преломлени п и регистрации на пол ризации, ортогональной пол ризации падающего потока;

0).

0) -френелевские энергетические коэффициенты отражени от поверхности материала в первой и второй средах соответственно .