Способ измерения показателя преломления среды Советский патент 1984 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначенодля измерения показателя преломления в первую очередь твердых прозрачных сред (оптических стекол). Известен дифференциальный гониометрический способ измерения показателя преломления сред, в котором коллимированный пучок света направляется на оптическую систему, состоящую из двух или более призм, выполненных из образцового и исследуемого материалов, имеющих достаточно близкие показатели преломления ( ) Поэтому угол отклонения коллимированного пучка системой призм (или разность углов отклонения) не превышает 10-20. Такой угол возможно измерить с погрешностью порядка 0,,4., что соответствует погрешности S&n (3-4)х10 1. Недостатком его является невысокая точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ измерения показателя преломления среды, включающий линейную поляризацию светового потока, пропускание его через исследуемую среду и определение состояния поляризации светового потока. После прохождения через исследуемую среду световой поток испытывает поступательное или угловое смещение, величина которого зависит от показателя преломления среды. Используя линейно поляризованный луч, его подвергают оптическому вращению на угол, зависящий от величины смещения. Оптическое вращение измеряется поляризатором, по выходному сигналу которого определяют показатель преломления 2. Недостатком известного способа является невысокая точность измерений, обусловленная тем, что при наклоне пучка относительно оптической оси клинообразного датчика линейных перемещений имеет место не только вращение плоскости поляризации, зависящее от координаты сечения клина, но и эллиптичность световой волны. Это приводит к весьма существенным погрещностям. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения показателя преломления среды, включающему линейную поляризацию светового потока, пропускание его через исследуемую среду и определение состояния поляризации светового потока после прохождения через нее и определение показателя преломления среды, линейную поляризацию светового потока осуществляют на выходе из исследуемой среды, после чего преобразуют состояние поляризации светового потока в эллиптическое путем пропускания через двупреломляющий кристаллоптический элемент, определяют разность фаз эллиптической поляризации и по ее изменению в зависимости от угла отклонения светового потока на выходе из исследуемой среды определяют ее показатель преломления. На фиг. 1 показано возникновение интерференционного эффекта в кристаллооптическом элементе; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Физическая основа изобретения состоит в масщтабном преобразовании с по.мощью кристаллооптического элемента малых угловых отклонений света из-за наличия лп в значительное изменение состояния его поляризации (разности фаз эллиптической поляризации) На фиг. 1 показан простейщий тип кристаллооптического элемента в виде плоскопараллельной пластины, вырезанной под углом к оптической оси кристалла. Нормально падающий на пластину широкий пучок линейно поляризованного света А-А разлагается в кристаллооптическом элементе на два когерентных пучка, поляризованных в ортогональных плоскостях и сдвинутых в поперечном направлении на величину d, зависящую от толщины пластины, ее двупреломления и угла между осью кристалла и нормалью к поверхности. Если диаметр исходного пучка D превышает d, то прощедщие кристалл обыкновенный и необыкновенный пучки частично переналожены. В области переналожения пучки интерферируют, результатом чего является эллиптически поляризованная световая волна с некоторой начальной разностью фаз fo (в некоторых более сложных конструкциях кристаллооптического элемента fo может быть равна нулю). При наклоне пучка А-А относительно кристалла на малый угол 5i (положение АА) разность фаз прощедшего эллиптччески поляризованного света изменяется на величину 6,, где сдвиг пучков; Л - длина волны света. Постоянная К. является коэффициентом преобразования углового отклонения пучка в разность фаз. Величина К в зависимости от выбранного d легко достигает значений 10 -10. Поэтому очевидно, что малые угловые отклонения света $i перед кристаллом трансформируются в значительные изменения разности фаз 8 . Таким образом, сравнительно грубо измеряя разность фаз, возможно очень точное измерение угловых отклонений. Способ реализуется следующим образом. Угловое отклонение пучка преобразуется в ту или иную эллиптичность световой

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СРЕДЫ, включающий линейную поляризацию светового потока, пропускание его через исследуемую среду, определение состояния поляризации светового потока после прохождения через нее и определение показателя преломления среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, линейную поляризацию светового потока осуществляют на выходе из исследуемой среды, после чего преобразуют состояние поляризации светового потока в эллиптическое путем пропускания через двупреломляющий кристаллооптический элемент, определяют разность фаз эллиптической поляризации и по ее изменению в зависимости от угла отклонения светового потока на выходе из исследуемой среды определяют ее показатель преломления. со со о