Способ измерения показателя преломления Советский патент 1985 года по МПК G01N21/45 

J Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения показателя преломления жидких, твердых и газообразных веществ при решении производственньпс и научно-исследовательских задач. Целью изобретения является повышение точности измерения. На чертеже приведена схема измерения. Лучок света от лазера 1 полуплоскостями 2 и 3 и экраном А разделяют на два пучка, оба пучка пропускают через эталонную кювету 5 и рабочую кювету 6. Полуплоскость 2, экран 4 шириной to и вторую полуплоскость 3 располагают так, что они образуют две щели шириной t , а. экран 4 и полуплоскости 2 и 3 смещены относительно друг друга на расстояние Ъ , верхняя и нижняя полуплоскости в плоскости экрана разделены прозрачной перегородкой так,, что они образуют эталонную и рабочую кю веты. Затем свет, дифрагирующий на полуплоскостях 2 и 3 и экране 4, пропускают через линзу 7, и в фокал ной плоскости 8 получают дифракицон но-интерференционную картину 9. Эта лонную кювету 5 заполняют веществом с известным показателем преломления п , а рабочую кювету - исследуемым веществом с показателем преломлени п при этом в фокальной плоскос 8 получают дифракционно-интерферен онную картину 10. Полуплоскость 2 смещают на расстояние и 1i до тех ;;fc±l : i.(.. J - 2Т - ( (at-hijw-j., I Минимум интерференции двух пучков получается тогда, когда разность фаз между ними равна или кратна половине длины волны 4. 2lf(tHo) ft L50 ИЛИ разность хода равна 2L(tnt)-S-i 3-bS ii 3)-- f При заполнении верхней кюветы 5 55 эталонным веществом с показателем преломпения П и нижней кюветы 6 - , исследуемым веществом с показателем 12 р, пока первый экстремум дифраконно-интерференционной картины 10 переместится в фиксированное пожение первого экстремума дифракцино-интерференционной картины 9. ловую координату экстремума опреляют с помощью диафрагмы 11 и фотоиемника 12. Интенсивность света двух инте.рферующих пучков с одинаковой интенвностью описывается уравнением J-- 2иЛ1 с05ТЬ де :7о - интенсивность падающего света; J - интенсивность в точке интерференции пучков света; V - разность фаз между пучками света. Распределение интенсивности дифракционной картины, полученной на щелях с пространственно разнесенными полуплоскостями, описывается выражением(2t--hl9Y) s-fttv g (2 -h-t9)Sir74 где 3 - интенсивность света, дифракции от одной щели в направлении у Интенсивность интерференции пучков света, дифрагирующих на щелях эталонной и рабочей кювет, можно описать уравнением (кривая 9 на чертеже) . )....,-av.n4 (3) -t -JJ преломления П, (кривая 10 на чертеже) разность хода равна 4 () sinVj-ZlT-smf -ып г-ЗЬ - угол дифракции в среде с показателем преломления П2 При смещении верхней полуплоскости эталонной кюветы на расстояние йЬ так, что первый минимум интерференционно-дифракционной картины перемещается в исходное фиксированное положение с координатой «fg , как при пустых кюветах, и учитывая, что 5-in Hj разность хода f пучков можно описать уравнением ЯоИ) (H). n 2 Из уравнения (5) ,и (6) получим /f((Ь-лЬ)(toH)(toH) -S-lrtTg -П,

Предложенный способ отличается от известных способов измерения показателя преломления тем, что дифракционная картина от щели модулируется интерференцией пучков света от двух щелей. Это позволит в экстремальных точках дифракционно-интерференционной картины, расположенных йблизи зоны нулевого максимума дифракции, получить крутые перепады интенсивности и, следовательно, увеличить точность измерения координаты экстремума, а значит, и точrfocTb измерения показателя преломления. Кроме того, компенсация искажения дифракционно-интерференционной картины путем смещения экстремума в заранее заданное фиксированное положение также позволяет повысить точность измерения. Последовательное 1179 (6)

расположение кювет создает конструктивную простоту реализации способа.

Использование предложенного способа позволяет повысить точность измерения показателя преломления за счет использования интерференции света, дифрагирующего на двух щелях со смещенными полуплоскостями, при этом компенсируется разность хода пучков света, возникающая вследствие их дифракции в веществах с разньми показателями преломления повысить чувствительность измерения путем концентрации света в весьма малых объемах веществаi исследовать прозрачные вещества в неограниченном диапазоне не предъявлять высоких требований к конструкции и юстировке элементов схемы. 171d ))5lnЧз t -ЗЬ Ч J H., .J (7 Решая уравнение (7) относительно измеряемого показателя преломления п получим соотношение (f + Дh)9inЧз -2 fтSm fзf75(toЧ)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, включающий разделе ние 1монохромат11 1ески ; поляризованного света на два пучка, их пропус- кание через эталонное с показателем преломления г и исследуемое с показателем преломления п вещества, помещенные соответственно в эталонную и рабочую кюветы, сведение обоих пучков света и определение показателя преломления по положению экстремумов характерной картины взаимодействующих пучков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, пропускание обоих пучков света осуществляют чеоез размещенные в (toH Где Ь - глубина щелей; - угловая координата первоследовательно расположенных эталонной и исследуемой кюветах щели равной ширины t с расстоянием t меядду ними, образованные двумя полуплоскостями, одна из которых сдвинута относительно другой в направлении распространения света, и экраном, размещенным в зазоре между полуплоскостями на границе эталонной и исследуемой кювет, при этом перед пропусканием пучков света через эталонное и исследуемое вещества дополнительно пропускают пучки света через пустые кюветы, сводят пучки S света и фиксируют исходное положение первого экстремума дифракционноинтерференционной картины, затем после сведения прошедших через заполненные кюветы пучков света верхнюю полуплоскость, размещенную в эталонной кювете, смещают вдоль направления распространения света до тех пор, пока первый экстремум Ч дифракционно-интерференционной кар;о тины не возвратится в исходное положение, которое он занимал при пустых кюветах, измеряют смещение &Ь верхней полуплоскости, а показатель преломления исследуемого вещества определяют по формуле го экстремума дифракционноинтерференционной картины. )-n,-№Mli)-5Jn4 i:V 4(ipH)()-Sm4 -2 hSinY.n;L(toU)-h-siny.. (to+t)-b -S nfl-n