SU868498A1 - Интерференционный способ определени показател преломлени - Google Patents

Description

(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

I

Изобретение относитс  к оптике и может быть использовано при определении показателей преломлени  тонких пленок, пластинок, покрытий, микропрепаратов и других подобных объектов в оптическом приборостроении, химии, минералогии, физике высоких давлений к т.д.

Известен интерферометрический способ определени  показателей преломлени  путем пропускани  луча света через объект, измерени  толщины образца и наблюдени  интерференционной картины fl .

Недостатки этого способа заключаютс  в том, что дл  измерени  необходимо наличие эталона с заранее известным показателем преломлени ; при определении показател  преломпени  необходимо измерение его толщины причем точность измерени  толщины непосредственно вли ет на точность определени  показател  преломлени ; все интерферометрические способы игпользуютс  дл  определени  показателей пр-еломлени  в проход щем свете .

Кроме того, указанный способ пригоден только при измерени х микрообъектов толщиной более 1 мм, неизвестно использование интерферометрических способов дл  измерени  показателей преломлени  у микрообъективов .

to

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  интерференционный способ измерени  показателей преломлени  пластинок . При осуществлении этого способа измер ема  плоскопараллельна 

15 пластинка помещаетс  в параллельном пучке лучей, выход щих из монохроматора . Испытуема  пластинка устанавливаетс  на угло1 ерном приборе, позвол ющем измер ть углы ее поворота. Дл 

Claims (2)

1. 20 исключени  необходимости измерени  толщины пластинки измерение разности хода производитс  дважды (в проход щем свете и в отраженном свете) путем вращени  пластинки и измерени  угла ее поворота. Определение показател  преломлени  производитс  по формульной зависимости, в которую вхо дит число волн, (интерференционных полос)5 соответствующее длине хода луча в пластинке в проход щем и отраженном свете. При этом дл  определени  числа волн необходимо выполнение нескольких промежуточных вычислений Таким образом, при использований этого способа необходимо дважды опре ,делить число интерференционных полос (дл  проход щего и отраженного выполнить измерение угла поворота пластинки и провести промежуточные вычислени  дл  использовани  их затем в основной формуле. Все это приводит к дополнительным затратам времени и усложнению аппаратуры из-за необходи мости поворота пластинок. Применение этого способа дл  измерени  фаз гете рогенных микропрепаратов практически невозможно, так как в этом случае потребовалось -бы извлечь исследуемую фазу из препарата, изготовить из нее плоскопараллельную пластинку и выпол нить соответствующие измерени . Учитыва , что исследуемые включени  могут иметь размер пор дка нескольких микрон, обладать повышенной хрупкостью или твердостью, изготовление пластинок из них практически невозможно . Этот способ не может быть применен дл  измерени  показателей прелом лени  в отраженном свете, представл ющего большой интерес дл  пленок, нанесенных на непрозрачную подложку. Кроме того, в экстремальных услови х , например при определении показател  преломлени  вещества, раздавленного в тонкую пленку.между алмазными призмами, наход щимис  под высоким давлением, поворот пленки невозможен . Следовательно, в подобных экстремальных случа х показатель пре ломлени  н может быть измерен. Цель изобретени  - ускорение процесса измерений и обеспечение изме-рений в экстремальных услови х. Поставленна  цель достигаетс  тем что в интерференционном способе определени  показател  преломлени , заключающейс  в том, что пучок света направл ют на объект, фокусируют его на щель спектрографа и наблюдают интерференционную картину в плоскости 8 4 спектра, сход щийс  белый пучок лучей направл ют на объект, фокусируют отраженные от поверхности обьекта лучи на щель спектрографа, наблюдают через измерительное устройство спектрально-угловую интерференционнуюкартину , выбирают любую темную полосу , навод т отсчетную метку измерительного устройства на участки полосы , соответствующие минимальному и максимальному углам падени  светового пучка, с помощью измерительного устройства определ ют соответст ующие этим углам длины волн,: по которым суд т о показателе преломлени  объекта. На фиг. 1 представлена схема устройства дл  реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - спектрально-углова  интерференционна  картина. Устройство содержит образец 1, лин зу 2, спектрограф 3 и измерительное устройство 4 с отсчетной меткой. Способ осуществл етс  следующим образом. На поверхность плоскопараллельного прозрачного образца 1 направл ют сход щийс  белый пучок лучей с углом падени  от Myvi y, до Mniax Лучи отражаютс  от верхней и нижней поверхностей объекта. Установленной на пути отраженных лучей линзой 2 фокусирутот отраженные лучи на входную щель спектрографа 3 и наблюдают полученную в плоскости спектра спектрально-угловую интерференционную картину, которую измер ют с помощью измерительного уст ройства 4. Ее возникновение объ сн етс  следующим образом. Оптическа  разность хода К в длинах волн Д, дл  лучей, отраженных от поверхностей пластинки под углом Ц , при толщине h определ етс  известной формулой IJin/JT Sih V Л(О На полученной интерференционной спектрограмме выбирают любую темную полосу и определ ют дл  нее длины волн, соответствующие углам падени  лучей Ууу,4и тс( записать , 2tlVn -sin Если в формуле (2) известны YlC|ц. а также Ч и 1, из нее следует формула дл  определени показател  преломлени  объекта , г. 1и.Ха.-Сак ;|Чиг (з) г - / S- . X . Измерени  , и А. выполн ют измерительным устройством 4 с отсчетной шкалой, проградуированной в длинах волн, например, с помощью бисектора винтового окул рного микрометра Углы Нуу и ,о| определ ют при аттестации прибора, которым производ т измерени  по предлагаемому способу. При этом использукхт вещества с заранее известным показателем преломлени  . Предлагаемый способ может быть ис польЕ ован и дл  измерени  толщины объекта. Дл  этого наход т длины вол соответствующие К-1 и К+1 темным ин терференционным полосам при Чу,(Х Хд ( фиг.2). Из формулы (1) следует sln MjmM 2И-т/ п sin M wvlvi Х Из формул 44) и(5) дл  величины h получаем выражение л -2. ) Таким образом, по сравнению с известными способами предлагаемый интерфер .еодионный способ измерени  показателей преломлени  тонких пластино пленок., фазовых включений в микропре паратах имеет следующие преимущества Позвол ет определ ть показатель преломлени  отдельных фаз, образующих включени  в микропрепаратах без их извлечени  из шлифов и срезов. Пр этом отпадают дополнительные и трудоемкие операции и аппаратура дл  извлечени  включений, отпадает необходимость в наборах иммерсионных жид костей и их аттестации, а также в других затратах времени и средств, св занных с применением предлагаемого иммерсионного метода. Позвол ет производить измерени  только в отраженном свете на микрообъектАх с поперечными размерами до 5 мкм. Такие измерени  представл ют особьш интерес при измерении показа телей преломлени  в экстремальных у лови х, например при сжатии веществ .между алмазными наковальн ми при - сверхвысоких давлени х, при измере8 6 и х пленок, нанесенных на непрозачную подложку и в других аналогичых случа х. Дл  подобных случаев в асто щее врем  не существует пр мых етодов измерени  показателей ;1реломени . При измерении показателей преломени  по предлагаемому способу не требуетс  применение эталона и опреелени  толщины объекта или использование дополнительных побочных действий , позвол ющих исключить измерение толщины объектов, а также не требуетс  высока  монохроматичность освещающего пучка лучей. При этом попутно может быть также определена толщина объекта. Обобща  все изложенные преимущест--. ва предлагаемого способа можно сделать вывод, что трудоемкость операций при измерении показателей преломлени  сокращаетс  не менее, чем в 2-3 раза, уменьшаютс  затраты на оборудование примерно в 1,2-1,5 раза а также по вл етс  возможность измерени  показателей преломлени  дл  объектов, наход щихс  в экстремальных услови х. Формула изобретени  Интерференционный способ определени  показател  преломлени , заключаюЕц йс  в том, что пучок света направл ют на объект, фокусируют его на щель спектрографа и наблюдают интерференционную картину в плоскости спектра, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса измерений и обеспечени  измерений в экстремальных услови х, сход щийс  белый пучок лучей направл ют на объект фокусируют отраженные от поверхности объекта лучи на щель спектрографа, наблюдают через измерительное устройство спектрально-угловую интерференционную картину, выбирают любую темную полосу, навод т отсчетную метку измерительного устройства на участки полосы, соответствующие минимальному и максимальному углам падени  светового пучка, с помощью измерительного устройства определ ют соответствующие этим углам длины волн, по которьтм суд т о показателе преломлени  объекта. Источники информации, прин тые во взимание при экспертизе 1.Борбат А. М. и др. Оптические измерени . Киев,Техника, 1967,гл. УП.
2. 2.Захарьевский А. Н.. Интерферометры . М., Оборонгиз, 1952, с. 232-237 I(прототип).

   Гт х

   Л| min 9 иг.2 Фиг.1