Способ регистрации поля градиента показателя преломления Советский патент 1985 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к рефракто .метрии и может найти применение при исследовании распределения показателя преломления, плотности, температуры и их градиентов в прозрачной неоднородной среде. По основному авт.св. № 704339 известен способ регистрации поля гр диента показателя преломления, заключающийся в том, что в исследуемую неоднородную среду вводят набор уэких параллельных пучков, измеряют углы отклонения этих пучков и по измеренной зависимости углов отклонения от координат определяют поле градиента показателя преломления l Однако данный способ позволяет получить только значение градиента показателя преломления и не дает абсолютного значения показателя пре ломления. В ряде практических случаев необходимо знать распределение абсолютного значения показателя пре ломления. Цель изобретения - обеспечение одновременной регистрации абсолютного значения показателя преломления исследуемой неоднородной среды. Поставленная цель достигается те что согласно способу регистрации поля градиента показателя преломления на исследуемую неоднородную сре ду дополнительно направляют наклонный пучок излучения, измеряют угол отклонения этого наклонного пучк а абсолютное значение показателя пр«т мления п исследуемой неоднород ной среды в области прохождения наклонного пучка -определяют из соотно шения . .fr--Uлf., n g tigcCVU . I ь к gpaa и (-g) (Ь /cos сс) (1) где et- угол мелзду наклонным пучком излучения и набором параллельных пучков; измеренное ранее значение градиента показателя прелом ления; U - длина пути параллельных пуч ков в неоднородной среде. Способ осуществляют следующим образом, На исследуемую неоднородную среду направляется набор параллельных узких пучков и дополнительный наклонный пучок, идущий под некоторым углом к набору параллельных. При прохождении через неоднородную, среду все пучки отклоняются от первоначального направления. По измеренным углам отклонения восстанавливается поле градиента показателя преломления и абсолютное значение показателя преломления следующим образом. Сначала по известной формуле рассчитывается значения градиента показателя преломления для разных координат X входа параллельных пучков в исследуемую неоднородную среду ,if..4 (расчеты приводятся для случая плоскопараллельной неоднородности), где угол отклонения пучка, идущего вдоль оптической оси длина пути пучка в неоднородной среде; показатель преломления невоз мущенной среды. Далее для координаты х (координаты входа наклонного пучка в неоднородную среду определяют абсолютное значение показателя тэеломления формулы (1). На фиг. I представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа с формирователем наклонного пучка в виде делительного кубика с отражающим зеркалом; на фи:г.2 - то же,с формирователем наклонного пучка в виде призмы. Устройствоосостоит из лазера I, делительного кубика 2, поворотного зеркала 3, расщепителя 4, блока 5 синхронизации,линзы 6 формирователя и набора координатно-чувствительных фотоприемников 7. Для получения дополнительного наклонного пучка служат делительный кубик и поворотное зеркало. Блок синхронизации необходим для независимых измерений углов отклонений параллельных пучков и дополнительного. Узел для расщепления пучка может быть выполнен, например, в виде ультразвукового модулятора (УЗМ Рамана-Ната. ..- t При дифракции света на ультразвуковой волне образуется веер расходящихся пучков, который преобразуется с помощью линзы формирователя в набор параллельных пучков. Так как УЗМ имеет конечные размеры, то дополнительный пучок света должен про йти через УЗМ, в противном случае резко возрастут габариты установки Поскольку такой наклонный пучок так же эследствие дифракции может дать веер расходящихся пучков, то необходимо возбуждать УЗМ короткими импульсами, а наклонный пучок должен пересекать плоскость УЗМ на расстоянии 1 C-V от основного, где Свремя импульса питания УЗМ, V - ско рость- распростр.анения ультразвука. После УЗМ Свет попадает на линзу формиррватедя, расположенную таким образом, 4Tts веер расходящихся пучков преобразовывается в набор параллельных, а дополнительный наклонный пучок продолжает оставаться наклонным по отношению к оптической, оси устройства. В качестве измерительно го устройства ислользуготся координатно-чувствительные фотолриемники, число которых определяется числом зондирующих пучков. Специальный эле тронный блок синхронизации подает импульсымалой длительности на УЗМ и обеспечивает независимое измерени углов отклонения набора параллельны пучков и дополнительного наклонного пучка. Устройство работает следующим об разом. . Пучок света, выходящий из лазера 1, делится с помощью делительного кубика 2 на два пучка, один из кото рых продолжает распространяться вдо оптической оси прибора, а другой, отразившись от поворотного зеркала пер есечет оптическую ось под некото рым углом. В плоскости УЗМ расстояние между пучками равно . При пода че короткого импульса вследствие ко нечности скорости распространения ультразвука в течение короткого промежутка времени оба пучка проходят через УЗМ, не испытьгеая дифракции. В этот момент времени с помощью координатно-чувствительного фотоприемника 7 измеряются отклонения наклонного пучка света при прохождении через исследуемзгю неоднородную среду. Через время f f/V, где 1 половина ширины УЗМ, ультразруксва.я волна достигнет пучка, идущего вдол оптической оси, и в результате дк.фракции этого пучка получится в ког 05 . 4 нечном счете набор параллельных пучков, зондирующих неоднородную среду. При прохождении через неоднородную среду эти пучки отклонятся от . первоначального направления и электронный блок 5 синхронизации обеспечивает проведение измерения отклонений в этот же момент времени. При этом наклонный пучок проходит УЗМ, не испытывая дифракции. Через интервал, времени ультр азвуковая волна достигнет наклонного пучка и дальнейшие измерения станут .невозможными. Таким образом, в результате измерений получают поле углов отклонений набора параллельных пучков и наклонного пучка. По измеренным зависимостям восстанавливают поле градиента показателя преломления и абсолютное значение показателя преломления. В случае, если исследуемая неоднородная среда позволяет сделать расстояние между параллельными пучками значительным возможно блок формирования.наклонного пучка выполнить в виде призмы 8, поставленной на пути распространения одного из параллельных пучков. На фиг. 2 представлен другой вариант устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство состоит из лазера 1, расщепителя 2, линзы 6 формирователя, призмы 8 и на.бора координатно-чувствительных фотоприемников 7. Пучок света, выходящий из лазера 1, дифрагирует на УЗМ, который выполняет роль расщепителя 4, а за|Тем с помощью линзы 6 формирователя превращается в набор параллельных пучков. Ка пути распространения одного из пучков поставлена призма 8, с помощью которой пучок отклоняется от первоначального направления и падает на исследуемую неоднородную . среду под некоторым углом к оптической оси устройства. Таким образом наклонньй пучок формируется из одного пучка из набора параллельных. Для измерения углов отклонения зондирующих пучков после прохождения через неоднородную среду служит набор координатно-чувствительных фотоприемников 7. Техническая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что с помощью одного устройства возможно роведение измерений разных характеригтик неоднородной среды, а именно градиента показателя преломления и абсолютного показателя.преломления. Устройство позволяет проводить измерения других параметров неоднородной среды, приводящих к возникновению градиента показателя преломления, например градиента температуры.

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ ГРАДИЕНТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ по авт«св. № 704339, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременной регистрации абсолютного значения пог.азателя преломления исследуемой неоднородной среду, на нее дополнительно направляют наклонный пучок излучения, измеряют угйл отклонения этого наклонного пучка,, а абсолютное значение показателя преломления h исследуемой неоднородной среды в области прохождения наклонного пучка определяют из соотношения , ti grciJn(. И ((t)-(L.Cos/.) -«rctgl, где et - угол между накоюнным пучком излучения и набором параллельных пучков, grord h - измеренное ранее значение градиента абсолютного покаС/) зателя преломления; Ь - длина пути Ьараллельных пучС ков в неоднородной среде. у /

X

/: