Способ измерения показателя преломления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4

7„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cos о /2

n =

Sin 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3761313/24-25 (22) 25.06,84 (46) 23.01.86. Бюл. Р 3 (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т.Г. Шевченко (72) Л.В. Дудниченко, В.И. Малый и Г.В. Понежа (53) 535.24(088.8) (56) Борбат А.М. и др..Оптические измерения. — Киев ° : Техника, 1967, с. 258.

Афанасьев В.А. Оптические измерения. — М.: Высшая школа, 1981, с. 31. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ, включающий направление излучения на автоколлимационный призматический образец, измерение преломляющего угла 6 автоколлимационного призматического образца, установку последнего в положение наименьшего отклонения и вычисление показателя преломления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения точности и чувствительности измерения показателя преломления и расширен)(я спектрального диапазона . измерений, установку автоколлимационного призматического образца в положение наименьшего отклонения производят .путем настройки в резонанс дополнительного резонатора, образованного выходным зеркалоМ резонатора лазера, используемого в качестве источника излучения, и гипотенузной грани автоколлимационного приэматическог0 образца, измерением угла oG между лазерным лучом, отраженным от гипотенуэной грани автоколлимационного призматического образца, установленного в положение наименьшего отклонения, и лазерным лучом в отсутствие автоколлимационного призматического образца, а показатель преломления и вычисляют по формуле

1 1

Изобретение относится к рефрактометрии и может быть использовано для изм рения в широком спектральном диапазоне показателя преломления вещества в твердом и жидком состоянии.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения показателя преломления и расширение спектрального диапазона измерений., На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — преломление света в автоколлимационном призматическом образце.

Устройство для осуществления способа содержит лазер 1, резонатор которого образован глухим 2 и полупрозрачным 3 зеркалами, индикатор ч модуляции лазерного излучения, установленный на оси лазера со стороны глухого зеркала 2, автоколлимационный призматический образец 5, установленный на столик 6 гониометра со стороны полупрозрачного зеркала

3, фотоприемник 7, основание 8 гониометра и алидаду 9. Фотоприемник 7 установлен неподвижно на алидаде 9 и вращается вместе с ней на оси основания 8 гониометра. Угловые перемещения алидады 9 фиксируются на шкале 10 углоизмерительной системы.

Автоколлимационный призматический образец 5, установленный в положение наименьшего отклонения, образует вместе с зеркалом 3 лазера 1 дополнительный резонатор. Кроме того, автоколлимационный призматический образец устанавливается на столик 6 гониометра так, что ось вращения указанного образца. совпадает с гипотенузной гранью последнего и с осью вращения алидады 9 с установленным на ней неподвижно фотоприемником 7.

При измерении показателя преломления твердого вещества образец 5 выполняют в виде автоколлимационной призмы, а при измерении показателя преломления жидкости образец 5 представляет собой тонкостенный сосуд в виде автоколлимационной призмы, заполненный исследуемой жидкостью.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Поворотом столика 6 гониометра, на котором расположен автоколлимационный призматический образец 5, 206652

55 последний устанавливают в положение. наименьшего отклонения,при котором образец 5 вместе с зеркалом 3 лазера 1 образует дополнительный резонатор, в котором излучение лазера 1, выходя через полупрозрачное зеркало 3, попадает в автоколлимационный призматический образец 5, отражается от катетной грани ВС последнего и возвращается в резонатор лазера 1. В результате интерференции между генерируемым излучением лазера и излучением, отраженным от катетной грани ВС автоколлимационного призматического образца 5, установленного в положение наименьшего отклонения, происходит модуляция лазерного излучения, которую фиксиI руют индикатором 4. Модуляция лазерного излучения возникает .только в том случае, когда автоколлимационный призматический образец 5 с большой точностью установлен в положение наименьшего отклонения. Точная установка автоколлимационного призматического образца 5 в положение наименьшего отклонения соответствует экстремальным показаниям индикатора 4. При установке автоколлимационного призматического образца 5 в положение наименьшего отклонения часть лазерного излучения отражается от гипотенуэной грани AB автоколлимационного призматического образца и попадает на фотоприемник 7, который поворотом алидады 9 устанавливается в позицию I (фиг. 1). Точ-. ное угловое положение алидады 9 с установленным на ней неподвижно фотоприемником 7 определяется по максимуму принимаемого фотоприемником 7 сигнала и фиксируется по шкале 10 углоизмерительной системы.

После этого автоколлимационный призматический образец 5 убирается со столика гониометра 6, а алидада 9 с установленным на ней неподвижно фотоприемником 7 перемещается в позицию II (фиг. 1, штриховая линия), где фотоприемник 7 регистрирует непосредственно излучение лазера 1.

Точное угловое положение алидады 9 в позиции II также определяют по максимуму принимаемого фотоприемником 7 сигнала и фиксируют по шкале

10 углоиэмерительной системы. Таким образом, при определении угла М полностью исключается визуальный контроль, что повышает точность

1206652

Соз Ф/2 и

Sin О лучаем ! (2(—

ВНИИПИ Заказ 8701/43 Тираж 778 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 углоизмерительных операций. Показатель преломления вычисляют по формуле где 6 — преломляющий угол автоколлимационного призматического образца.

Поскольку установка автоколлимационного призматического образца в положение наименьшего отклонения производится по наблюдению модуляции лазерного излучения, которая возникает лишь в случае .точной установки автоколлимационного призматического образца в положение наименьшего отклонения, и, кроме того, полностью исключается визуальный контроль, точность углоизмерительных операций предлагаемого способа определяется точностью шкалы 10 углоизмерительной системы..

Точность при измерении показателя преломления также определяется погрешностью определения длины волны ьъ . Применение лазера в качестве источника излучения снижает погрешность определения ьЭ на два порядка, так как ширина линии лазерного излучения имеет порядок

1х10 мкм.

Изобретение позволяет повысить чувствительность измерения показателя преломления в два раза. А именно, если при известном способе чувст. вительность определяется как

Ьз Sin 6

6п Соя 1 где i — угол падения, 6 — преломляющий угол автоколлимационного призматического образца;

n — показатель преломления, .то при предлагаемом способе чувствительность выражается как

10 ,6о Sih 9 4л 6 ьп 51л M/2 соз j

Сравнивая эти два выражения, поСпектральная область измерений определяется областью генерации при 0 меняемого в качестве источника излучения лазера.

В экспериментальном макете устройства для осуществления способа в качестве источника излучения используется гелий-неоновый лазер ЛГ-126, генерирующий излучение на трех длинах волн (0,63; i, 15 и 3,39 мкм), в качестве индикатора и фотоприемника используются ФЭУ-79 (для контроля

30 излучения на длине волны 0,63 мкм) и фоторезистор ФСГ-22-3IIi (для контроля излучения с 1,15 и 3,39 мкм).

Кроме того, используются основание. гониометра Г5 с алидадой углоизмерительной системы со шкалой и столиком. Устройство применяется для измерения показателя преломления жидкостей.