SU881571A1 - Device for measuring transparent media refractive index gradient - Google Patents

Device for measuring transparent media refractive index gradient Download PDF

Info

Publication number
SU881571A1
SU881571A1 SU802879552A SU2879552A SU881571A1 SU 881571 A1 SU881571 A1 SU 881571A1 SU 802879552 A SU802879552 A SU 802879552A SU 2879552 A SU2879552 A SU 2879552A SU 881571 A1 SU881571 A1 SU 881571A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
refractive index
grating
prism
image
color
Prior art date
Application number
SU802879552A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлий Дмитриевич Чашечкин
Владимир Александрович Попов
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4166
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4166 filed Critical Предприятие П/Я Г-4166
Priority to SU802879552A priority Critical patent/SU881571A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU881571A1 publication Critical patent/SU881571A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к измеритель ной технике, более конкретно к оптическим приборам, предназначенным, дл  изучени  распределени  и флуктуации коэффициента преломлени  прозрачных Известно устройство дл  измерени  градиента коэффициента преломлени , содержащее осветительную щель в фокусе осветительного объектива и диафрагму из набора прозрачных цветных стекол в фокальной плоскости объектива приемной части либо цветную диафрагму в осветительной части прибора, а в приемной узкую щелевую диафрагму В качестве цветных диафрагм примен ютс  также диспергирующие призмы, ко торые располагаютс  в осветительной . части прибора Г. Если отсутствует оптическа  неоднородность , то световые лучи, идущие от разных точек, проход т через одно и то же место диафрагмы и все поле изображени  окрашиваетс  в один цвет завис щий от настройки прибора. При введении неоднородностей на приемную диафрагму проектируютс  участки осветительной щели, окрашенные в различный цвет, что приводит к изменени распределени  цветности в изображении , причем все участки среды, отклон ющие свет на одинаковый угол, окрашены одинаково. Чувствительность данного метода не может быть сделана достаточной большой, так как дифракционные помехи ограничивают минимальную толщину цветных полос величиной пор дка 0,15 мм. Применение таких устройств также ограничено в силу малой цветовой насыщенности изображений и невысокой чувствительности фотоматериалов , особенно в тех случа х, когда существует больша  неоднородность распределени  градиентов коэффициента преломлени  по пространству, а интерес представл ет структура областей как с малыми, так и с большими градиента коэффициента прелог-шени . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  градиента коэффициента преломлени  прозрачных сред, содержащее источник света и последовательно установленные по ходу светового пучка объектив, щелевую диафрагму , основные объективы, между которыми находитс  исследуема  среда, и приемную часть с решеткой, состо щейThe invention relates to a measuring technique, and more specifically to optical devices designed to study the distribution and fluctuations of the refractive index of transparent ones. A device for measuring the refractive index gradient containing a lighting slit at the focus of the lighting lens and a diaphragm from a set of transparent colored glasses in the focal plane of the objective lens is known. parts or a color aperture in the lighting part of the device, and a narrow slit aperture in the receiving part Dispersant prisms, which are located in the illumination, are also located. parts of the device G. If there is no optical heterogeneity, then the light rays coming from different points pass through the same place of the diaphragm and the entire image field is painted in one color depending on the setting of the device. When inhomogeneities are introduced into the receiving aperture, the lighting slit areas are colored in different colors, which leads to a change in the color distribution in the image, all areas of the medium deflecting light at the same angle are colored the same. The sensitivity of this method cannot be made sufficiently large, since diffraction noise limits the minimum thickness of the color bands to about 0.15 mm. The use of such devices is also limited due to the low color saturation of the images and the low sensitivity of photographic materials, especially in cases where there is a large non-uniformity of the distribution of the gradients of the refractive index in space, and the structure of the regions with both small and large gradients of the refractive index exists. -bets The closest technical solution to the invention is a device for measuring the gradient of the refractive index of transparent media, comprising a light source and a lens successively installed along the light beam, a slit diaphragm, main lenses between which the test medium is located, and a receiving part with a grating consisting

из системы прозрачных и непрозрачных полос 2.from the system of transparent and opaque bands 2.

Отклонени  лучей в неоднородности определ етс  по смещению теней от диафрагмы . Наиболее трудоемкой операцией в этом случае  вл етс  отождествление теней, особенно если неоднородности имеют сложную форму и тени раздваиваютс , перепутываютс  и мен ютс  местами. Попытки прибегнуть к специальным приемам - выделить штрихи , измен   их толщину или раскраску также не всегда позвол ют выполнить однозначную интерпретацию снимка.The deviation of the rays in the heterogeneity is determined by the displacement of the shadows from the diaphragm. The most laborious operation in this case is the identification of shadows, especially if the heterogeneities have a complex shape and the shadows are split in two, mixed up and interchanged. Attempts to resort to special techniques - to highlight strokes, changing their thickness or coloring also do not always allow to perform an unambiguous interpretation of the image.

Цель изобретени  - повышение информативности теневого изображени  прозрачных сред.The purpose of the invention is to increase the information content of the shadow image of transparent media.

Эта цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  градиента коэффициента преломлени  прозрачных сред, содержащем источник белого света и последовательно установленные по ходу светового пучка объектив, диафрагму, основные объективы, между которыми наход тс  исследуема  среда, и приемную часть с решеткой, состо щей из системы прозрачных и непрозрачных полос, между первым по ходу светового пучка основным объектвом и исследуемой средой размещена диспергирующа  призма с параллельным гран ми, перекрывающа  весь параллелный световой пучок, пришедший через объектив, а щелева  диафрагма и решетка установлены перпендикул рно градиенту коэффициента преломлени  призмы, причем диафрагма, решетка и призма выполнены с возможностью синхронного кругового вращени .This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the gradient of the refractive index of transparent media, which contains a white light source and a lens, aperture, main objectives, between which there is a test medium, and a receiving part with a grating consisting of a system of transparent and opaque bands; between the first main object along the light beam and the medium under study, there is a dispersing prism with parallel edges, overlapping the entire parallel light The beam entered through the lens, and the slit diaphragm and grating are installed perpendicular to the gradient of the refractive index of the prism, and the diaphragm, grating and prism are made with the possibility of synchronous circular rotation.

На чертеже изображена блок-схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Схема устройства включает в себ  источник белого света 1 с непрерывным или линейчатым спектром (лампа накаливани , дуга, ртутна  лампа), объектив 2, формирующий изображени источника, диафрагму 3 в виде плоской щели, основной объектив 4, диспергирующую призму 5 с параллельными гран ми, склеенную из разных сортов стекла, имеющих разную дисперсию Зц/ад/ но одинаковое значение коэффициентов преломлени  дл  одного из цветов (например, призма из стекол ТК-б и Ф-1 не отклон ет лучи желтого света), исследуемую среду 6, заключеную в объем с прозрачными стенками, свободными от оптических неоднородностей , основного объектива приемной системы 7, установленной.вблизи его фокуса плоской решетки 8, состо щей из системы прозрачных и непрозрачных полос, объектива 9, формирующего изо ражение исследуемой среды, и регистрирующего устройства 10, причем щель и решетка установлены перпендикул рно направлению отклонени  световых лучей в призме 5 и вс  система диафрагма - призма - решетка вьшолиены с возможностью синхронного вращени  вокруг продольной оптической оси устройства,The device circuit includes a white light source 1 with a continuous or linear spectrum (incandescent lamp, arc, mercury lamp), a lens 2 forming the source image, a diaphragm 3 in the form of a flat slit, a main lens 4, a dispersing prism 5 with parallel edges, glued from different sorts of glass with different dispersion Zz / hell / but the same value of the refractive indices for one of the colors (for example, a prism made of glasses TK-B and F-1 does not deflect the rays of yellow light), the studied medium 6 enclosed in with transparent walls free from optical irregularities, the main objective of the receiving system 7 installed. Near its focus is a flat grid 8, consisting of a system of transparent and opaque strips, a lens 9 forming an image of the medium under investigation, and a recording device 10, with the slot and grid installed perpendicular to the direction of deflection of the light rays in the prism 5 and the entire system diaphragm - prism - grating is extended with the possibility of synchronous rotation around the longitudinal optical axis of the device,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Белый свет, излучаемый источником 1, проходит через объектив 2, формирующий изображение источника, диафрагму с плоской щелью, расположенную в фокусе основного объектива 3, выходит в виде параллельного пучка лу )чей и поступает на диспергирующую призму, отклон ющую свет на угол , величина которого зависит от длины волны и не Превышает /f , где - максимальное отклонение луча в фокальной плоскости и приемного объектива теневого прибора, при котором свет не виньетируетс  элементами устройства; f - фокусное рассто ние Приемного объектива, дл  наиболее распространенного прибора ИАБ-451; 25 мм, f мм.White light emitted from source 1 passes through lens 2, which forms the image of the source, a flat-slit diaphragm located at the focus of the main lens 3, comes out in the form of a parallel beam, which enters the dispersing prism, deflecting light by an angle depends on the wavelength and does not Exceed f / f, where is the maximum deflection of the beam in the focal plane and the receiving lens of the shadow device, at which the light is not vignetted by the elements of the device; f is the focal distance of the Receiving Lens, for the most common IAB-451 device; 25 mm, f mm.

На исследуемую среду попадает набор пучков света различного цвета, приход щий под различными углами. В отсутствии возмущений лучи в ней не отклон ютс  и поступают на основной объектив. При этом в его фокальной плоскости получаетс  спектрально окрашенное расширенное изображение щели в котором каждый цвет отстоит на рассто ниеA set of beams of light of different colors coming at different angles falls on the test medium. In the absence of disturbances, the rays in it do not deviate and arrive at the main lens. In this case, in its focal plane, a spectrally colored expanded slit image is obtained in which each color is spaced apart

) )

Claims (2)

от Оси системы, где сУ - смещение луча; - угол отклонени  лучей на выходе призмы;f - фокусное рассто ние основного объектива; Д - величина расфокусировки, рассто ние от фокуса до плоскости установки приемной решетки/ S - рассто ние от исследуемой плоскости среды до основного объектива приемной системы. Отдельные участки изображени  щели перекрываютс  с помощью плоской решетки, состо щей из системы прозрачных и непрозрачных полос, и в плоскости изображени  объетива 9 наблюдаетс  окрашенное в систему цветных полос изображение исследуемой среды. Толщина и цвет полос завис т от угла отклонени  света и выбранной толщины полос решетки и их положени . Перемеща  решетку в направлении , параллельном направлению отклонени  света в призме, можно получать различный цвет полос. При протекании физических процессов в исследуемой среде измен етс  локальное значение градиента коэффициента преломлени  и соответственно угол отклонени  луча, прошедшего через данную область среды, и его положение j относительно решетки. Первоначальное распределение цвета изображени  нарушаетс , в изображении по вл ютс  новые , ранее закрытые цвета. Полученное изображение регистрируетс  с помощью фото-, киноаппарата или видеомагнитофона . Поскольку данна  система регистрирует отклонение лучей только в Одном направлении, перпендикул рном щели и полосам решетки, дл  анализа флуктуации градиента коэффициента преломлени  во всех направлени х, что имеет важное значение при анализе пространственных возмущений сложной формы, щель, призма, и решетка выполнены с возможностью синхронного вращени  вокруг оптической оси систе мы, Устройство дл  измерени  коэффици ента преломлени  прозрачных сред по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудовани  позвол ет существенно расширить объем информации о распределении и характере возмущени  грёщиента коэффициента преломлени . Дл  количественных измерений в большинстве случаев нет необходимости прибегать к фотометрированию фото или кинограмм. Получающеес  в данном устройстве цветное изображение обладает высокой сочностью, контрастностью и насыщенностью цветов, обеспечивает существенное повышение информативности о внутренней пространственной структуре исследуемых физических неоднородностей излучаемых физических Процессах в ср«де по срав нению с традиционными методами Сдиафрагма - решетка цветной метод), что позвол ет непосредственно измер ть р д новых характеристик динамики движени  прозрачных сред (например , конвективную скорость - скорост переноса характерных структур возмущени ). Устройство может быть успешно использовано в лабораторных услови х при исследовании прозрачных неоднородностей в аэро- и газодинамике, в гидрофизике, энергетике и других област х применени  традиционных те.невых методов, особенно в тех случа х , когда возмущени  нос т неоднородное распределение по пространству, а интерес представл ет структура об-, ластей и с большими и с малыми изменени ми градиента коэффициента преломлени , котора  не может быть достаточно полно изучена и интерпретирована с помощью известных приборов и устройств. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  градиента коэффициента преломлени  прозрачных сред, содержащее источник света и последовательно установленные по ходу светового пучка объектив, щелевую диафрагму, основные объективы, междукоторыми находитс  исследуема  среда , и приемную часть с решеткой, состо щей из системы прозрачных и непрозрачных полос, отличающеес  тем, что, с целью повышени  информативности, между первым по ходу светового пучка основным объективом и исследуемой средой размещена диспергирующа  призма с параллельными гран ми, перекрывающа  световой пучок, прошедший через объектив, а шелева  диафрагма и решетка установлены перпендикул рно градиенту коэффициента преломлени  призмы, причем диафрагма, решетка и призма выполнены с возможностью синхронного кругового вращени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Васильев Л.А. Теневые методы. М., Наука, ГРФМЛ, 1968, с. 40-49. from the axis of the system, where sU is the displacement of the beam; is the deflection angle of the rays at the output of the prism; f is the focal distance of the main lens; D is the defocus amount, the distance from the focus to the plane of the receiving grating / S is the distance from the medium plane under investigation to the main objective of the receiving system. Separate sections of the slit image are overlapped with a flat grid consisting of a system of transparent and opaque strips, and an image of the medium being colored into a system of color strips is observed in the image plane of the string 9. The thickness and color of the bands depends on the angle of deflection of the light and the chosen thickness of the bars of the lattice and their position. By moving the grating in a direction parallel to the direction of deflection of the light in the prism, you can get different color bands. During the course of physical processes in the medium under study, the local value of the gradient of the refractive index and, accordingly, the deflection angle of the beam passing through the given region of the medium and its position j relative to the lattice, change. The original color distribution of the image is disturbed, and new, previously closed colors appear in the image. The resulting image is recorded using a photo, movie camera or video recorder. Since this system registers the deflection of beams in only One direction, perpendicular to the slit and the grating strips, to analyze fluctuations of the refractive index gradient in all directions, which is important in analyzing spatial disturbances of complex shape, the slit, prism, and grating are designed to be synchronous rotation around the optical axis of the system, a device for measuring the refractive index of transparent media compared to the best examples of similar equipment allows substantial expand the amount of information on the distribution and nature of the disturbance groschienta refractive index. For quantitative measurements in most cases there is no need to resort to photometric measurement of a photo or a film. The color image obtained in this device has a high juiciness, contrast and color saturation, provides a significant increase in the information content of the internal spatial structure of the studied physical inhomogeneities of the emitted physical processes in cf de compared with traditional methods (Diaphragm - grating color method), which allows measure a number of new characteristics of the movement dynamics of transparent media (for example, convective velocity — the transfer rate of characteristic perturbation structures). The device can be successfully used in laboratory conditions in the study of transparent inhomogeneities in aero- and gas dynamics, in hydrophysics, power engineering, and other areas of application of traditional thematic methods, especially in cases where the disturbances are inhomogeneous distribution in space, and Of interest is the structure of the region, region, and with large and small variations of the refractive index gradient, which cannot be fully understood and interpreted using well-known instruments and devices. . Apparatus of the Invention A device for measuring the gradient of the refractive index of transparent media, comprising a light source and a lens, a slit diaphragm, main objectives, between which the medium under study is located, and a receiving part with a grating consisting of a transparent and opaque strip system, characterized by a light source. the fact that, in order to increase the informativity, between the first main beam along the light beam and the medium under study is placed a dispersing prism with parallel bubbled facets, the overlapping light beam transmitted through the lens, and the slotted aperture grille and mounted perpendicularly to the gradient of the refractive index of the prism, the diaphragm, the grating and the prism are arranged to synchronous rotating circular. Sources of information taken into account in the examination 1. L. Vasiliev. Shadow methods. M., Science, GRFML, 1968, p. 40-49. 2.Там же, с. 84-89 (прототип).2. In the same place 84-89 (prototype).
SU802879552A 1980-02-08 1980-02-08 Device for measuring transparent media refractive index gradient SU881571A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802879552A SU881571A1 (en) 1980-02-08 1980-02-08 Device for measuring transparent media refractive index gradient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802879552A SU881571A1 (en) 1980-02-08 1980-02-08 Device for measuring transparent media refractive index gradient

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU881571A1 true SU881571A1 (en) 1981-11-15

Family

ID=20876396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802879552A SU881571A1 (en) 1980-02-08 1980-02-08 Device for measuring transparent media refractive index gradient

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU881571A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3240108A (en) Optical analyzer
Crockett et al. Visualizing sound waves with schlieren optics
SU881571A1 (en) Device for measuring transparent media refractive index gradient
US3794426A (en) Holographic spectrometer
SVENSSON Rayleigh Interference Patterns
Öhman On some observations made with a modified Pickering polarigraph
SU807164A1 (en) Device for measuring variations of refractive index of transparent media with index gradient
SU873053A1 (en) Method of measuring transparent media refraction coefficient gradient
US3829222A (en) Device to introduce an optic measuring index at photoelectric detection of photographic plates
Barry et al. An improved schlieren apparatus
SU748126A1 (en) Apparatus for quantitative estimation of transparent media non-uniformities
US2195168A (en) Method and apparatus for measuring spectrograms
SU368528A1 (en) METHOD OF ANALYSIS OF ELECTROPROGRAMM
RU2727779C1 (en) Double interference spectrometer
SU748146A1 (en) Instrument for remote temperature measuring
SU911251A1 (en) Channel refractometer
SU517836A1 (en) Automatic refractometer
Bumba et al. Horizontal instrument for solar magnetic and velocity field measurements
SU409118A1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF TRANSPARENT INHOMOGENEITIES
Phillips A three-colour quantitative schlieren system
SU1043531A1 (en) Shadow-type device for density gradient visualization and measuring
Ershov et al. Color-shadow TV filming of nonstationary gas flow
SU525911A1 (en) A device for obtaining color thermal images
SU1312403A1 (en) Absolute colorimeter
SU873000A1 (en) Device for investigating transparent non-uniformities