Способ определения показателей преломления и поглощения

 

Изобретение относится к способам определения оптических характеристик сред. Цель изобретения - повышение точности определения показателей преломления и показателей поглощения *98X в диапазоне значений 10<SP POS="POST">-5</SP>*98X*9810<SP POS="POST">-3</SP> и *98X 10<SP POS="POST">-5</SP>. Измеряют коэффициенты отражения R(Θ) в широком диапазоне углов падения Θ, выбирают величины двух углов Θ<SB POS="POST">1</SB> и Θ<SB POS="POST">2</SB> и соответствующие им значения коэффициентов отражения R(Θ<SB POS="POST">1</SB>) и R(Θ<SB POS="POST">2</SB>), для которых величина R(Θ<SB POS="POST">1</SB>) -R(Θ<SB POS="POST">2</SB>)/(Θ<SB POS="POST">1</SB>-Θ<SB POS="POST">2</SB>) принимает максимальное значение, а показатели преломления и поглощения определяют по выбранным величинам. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 С 01 И 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4408181/24-25 (22) 12.04.88 (46) 30.01.90. Бюл. № 4 (72) В.Н.Морозов и Б.И.Молочников (53) 535.024 (088.8) (56) Лейкин М.E. и др. Отражательная рефрактометрия. Л.: Машиностроение, 1983, с. 220.

Авторское свидетельство СССР №- 623 143, кл. G 01 М 21/43, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам определения оптических характеИзобретение относится к технической физике, предназначено для определения показателей преломления и и поглощения сред и может быть использовано в химической, нефтехимической и электронной промышленности для анализа сред, поглощающих излучение.

Целью изобретения является повышение точности определения показателей преломления и поглощения сред, показатель поглощения которых не превышает 10 .

На фиг. 1 представлена схема устройства„ реализующего способ; на фиг. 2 - диафрагма с прозрачными зонами; на фиг. 3 — марка со щелями; на фиг. 4 — рабочая поверхность высокопреломляющего оптического эле— мента.

Устройство содержит источник света, конденсор 2, диафрагму 3 с прозрачными зонами 4 и 5, обтюратор

2 ристик сред. Цель изобретения — повышение точности определения показателей преломления и показателей поглощения а в диапазоне значений

10 (x - 10 и х 10 Измеряют коэффициенты отражения R(8) в широком диапазоне углов падения 8 выбирают величины двух углов 8 и 6 и соответ ствующие им значения коэффициентов отражения R(8,) и R(8 ), для которых величина R(8,) — R(8 ) (О, — 8 ) приничает максимальное значение, а показатели преломления и поглощения определяют по выбранным величинам.

4 ил.

6, объектив 7, марку 8 с подвижными щелями 9 и 10, объектив 11 коллиматора, линзу I?, высокопреломляющий оптический элемент с рабочей поверхностью 13 и зонами 14 и 15 на этой поверхности, линзы 16, 17, объектив

18 фотоприемного устройства, разделитель 19, фотоприемники 20, 21, измерители 22, 23 отношений, вычислительное устройство 24, окуляры 25,26.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 света проходит конденсор 2, диафрагму 3, модулируется обтюратором 6, проходит объектив 7 и освещает марку 8 с двумя щелями 9 и 10.

Световые пучки через объектив 11 падают под углами о, и g на высокопреломляющий оптический элемент с рабочей поверхностью 13. Отраженный зонами 15 (исследуемое вещество) и

14 (высокоотражающее зеркало) свето1539611 вой поток через линзы 16, 17 и объек- тив 18 попадает на разделитель 19 и фотоприемники 20, 21. Измерение коэффициентов отражения R „(В ) и Р (8 )

1 7 г проводится измерителями отношений и поступает далее на вычислительное устройство, которое по заданному алгоритму вычисляет оптические постоянные п и . 10

В основу способа положен факт резкого увеличения значений величины — (г)j/(e, — 8,) (1)

15 в области углов 8 = (В, + 8 >) /2 ° Используя стандартные представления формул Френеля для гг - О и отклонения д величины угла 0 от критиче кого угла падения 8 „О, где Д =

9 — g О, можно получить следующие выражения коэффициентов отражеБ но для перпендикулярной плоскости падения, параллельных ей составляющих светового потока и естественного света:

1 — 4с(+ 8d

4,(пг + 4(пг + 1)g -4.

1 — 2(п + 1) (и +

-г (2)

2(2n" + n2 + 1)п

Ry

R(( рст

Погрешность приведенных формул пропорциональна ж 3/2, и при у 10

-6 не превышает 10

Способ был реализован на автоматическом рефрактометре ИРФ-461, снабженном монохроматором. 55 где с1= (й+ Х /с з кр

Величина (R(9 ) — R(g ) ) /((3 g ) при 8 — Ог- 0 будет принимать мак1 симальные значения вблизи критйческого угла, т.е. когда и - О.

Значения и и ж по измеренным величинам Р(&1) и R(e ) вычисляются 40 по известным формулам.

Для (10--, удерживая в разложении (2) лишь младшие степени (1 и Ж и. решая (2) относительно х, получим: (1 — R ) (1 — n2)/16n

45 е = (1 — к,) гпз (1 — пг ) /16, (3) х = (1 — R,,) n (1 — n ) /4 (п — 1)

Измерения оптических постоянных проводили двумя способами: двухугловым методом, когда и меряют коэффициенты отражения света выбранной поляризации (измерения проводили для света, поляризованного параллельно плоскости падения, так как именно этот случай обеспечивает наивысшую точность), и при помощи описанного выше способа. Для х =10 4расчет проводили по точным формулам, для ж = 10= оптические постоянные вычисляли по формулам (3) °

При измерении использован сканирующий режим измерения угла падения.

Положение угла падения, для которого значение величины А максимально, определяли с точностью до 1, 8 — 8 =

20". При измерениях традиционным способом погрешность определения показателей преломления с(и поглое щения d < составила +10, а при использовании описанного способа—

+2 .10 .

Таким образом, погрешности определения и и g уменьшаются практически в пять раз.

Формула изобретения

Способ определения показателей преломления и поглощения, включающий облучение пучком света исследуемой среды, контактирующей с высокопреломляющей средой, под двумя углами падения, измерение коэффициентов отражения света для этих углов падения и определение показателей преломления и и поглощения g исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения для слабопоглощающих сред, показатель поглощения которых не превышает 10, дополнительно облучают исследуемую среду пучком света под другими углами падения, измеряют коэффициенты отражения пучка света для них, и выбирают два таких коэффициента отражения света Р(61) и

R(6 ), где 8, и 9 — соответствующие им углы падения, для которых значение выражения (R(e,) — R(e )j /(8„8 ) максимально, а показатели преломления и поглощения исследуемой среды определяют по выбранным величинам.

1539611

1539611

Составитель С. Голубев

Редактор А.Маковская Техред М.Ходанич

Корректор M-Ыароши

Заказ 212

Подписное

Тираж 502

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101