Способ определения показателя преломления Советский патент 1986 года по МПК G01N21/43 

11

Изобретение относится к технической физике, предназначено для прецизионного автоматического измерения показателя преломления и может быть использовано в физико-химическом анализе жидких сред.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Сущность способа заключается в том, что измеряемая среда приводит ся в оптический контакт с плоской эталонной призмой и освещается скользящим вдоль грани пучком лучей, вращением эталонной призмы, вьтол- ненной из одноосного кристалла с оптической осью, параллельной плоской грани, устанавливается минимальный коэффициент отражения и по углу поворота призмы определяется показатель преломления измеряемой ере- ды. Для еще большего повышения точности падакиций и отраженный свет поляризуют перпендикулярно плоскости . падения.

На фиг.1 представлена зависимость коэффициента отражения от величины относительного показателя цреломле- ния, на фиг.2 - схема устройства, реализующего способ, на фиг.3 и 4 - зависимости коэффициента отражения от угла поворота кристаллической призмы в различных масштабах.

Коэффициент отражения R от грантц двух сред зависит от относительного показателя преломления п. Для углов падения (фиг.1), близких к скользящему б X 85-90°, где в- угол падения, при п,1 наблюдается резкий минимум R(n)i

При использовании кристаллической эталонной призмы относительный показатель преломления системы внешняя среда - кристаллическая призма для необыкновенного луча зависит от ори- ентации оптической оси призмы относительно плоскости падения и последовательно изменяется от п Пд/п, для оптической оси, параллельной плоскости падения, до для оптической оси, перпендикулярной этой плоскости (п и Пр - главные показатели преломления кристаллической призмы, п - показатель преломления внешней Среды, в качестве; которой при измерениях выступает исследуемая жидкость). Если Пр п,сп„ то в положении, при котором 1.

1962

коэффициент отражения имеет минимум, аналогичный имеющемуся на фиг.1.

Условие минимума коэффициента отражения можно получить, дифференцируя известные формулы для коэффициентов отражения от одноосного кристалл

Тогда

f fV«J- п)

в случае естественного света или

--о Эр,

в случае поляризованного перпендику- лярно плоскости падения, где - уго поворота кристаллической призмы относительно положения, когда оптическая ось перпендикулярна плоскости падения.

На практике удобнее проградуиро- вать шкалу угломерного устройства непосредственно в значе,ниях показателя преломления, а не проводить вычисления по формулам (1).

Пример . Измеряется показатель преломления жидкости п,1,52 с использованием кристаллической призмы из исландского шпата, ,653; ,486. Для измерения использовано устройство (фиг.2), состоящее из осветительной системы 1, измерительной кристаллической призмы 2, угломерного устройства 3 и фотоприемника 4. Исследуемая жидкость 5 в виде капли помещена на поверхностную грань измерительной призмы, угол падения света равен 89. Для з еличения точности измepe ия во входной и выходной каналы помещены поляризаторы 6 и 7, вьщеляклцие i -компонент. Поляризатор 7 необходим для фильтрации II-поляризованного излучения, возникающего при отражении от кристалла.

Предлагаемый способ имеет симмет- ричньй характер минимума кривой R(B; что позволяет при погрешностях определения ,5% фиксировать положение минимума R(B) с точностью до З . Это соответствует погрешности 510 значений показателя преломления. Применение поляризаторов позволяет выделить наиболее чувствительную к изменению угла В перпендикулярно- поляризованную составляющую светового потока и повысить точность определения п до 110.

Для поглощакяцих сред в широком интервале значений показателя поглощения }€ 0-10 сохраняются положе-

3

ние и симметричная форма минимума на кривой R(B), а следовательно, сохраняется и точность определения показателя преломления.

Формула изобретения

Способ определения показателя преломления,включающий приведение в оптический контакт исследуемой среды с плоской гранью эталонной призмы, освещение границы раздела исследуемой среды и эталонной призмы скользящим вдоль нее пучком света, регистрацию отраженного от плоской грани эталонной призмы излучения и определение показателя преломления, отличающийся тем, что, с

261964

целью повьш1ения точности измерения, освещают границу раздела.исследуемой среды и эталонной призмы, выполненной из одноосного кристалла с оптической 5 осью, параллельной плоской грани призмы и установленной так, что оптическая ось кристалла перпендикулярна плоскости падения, затем вращают эталонную призму относительно

10 нормали, проходящей через место падения света, до момента регистрации минимальной интенсивности отраженного пучка, а показатель преломления исследуемой среды определяют по углу

15;поворота, причем падающий и отраженный пучки света поляризуют :пенпердикулярно плоскости паде - ния...

ZO

Фиг.1

tt

Потн

-SO -60°-из 0° JO бо 90

Фиг.2.

30 40 so 60 70 Фиг.

58,Ю S9,85

S9,e9 S8,9S .V

Составитель С.Голубев Редактор Л.Гратилло Техред н.Бонкало Корректор Т.Колб

Заказ 2117/35 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприя гие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к технической физике и предназначено для прецизионного автоматического измерения показателя преломления. С целью повьшения точности измерения освещают границу раздела исследуемой среды и эталонной призмы,выполненной из одноосного кристалла с оптической осью, параллельной плоской грани призмы и установленной так, что оптическая ось кристалла перпендикулярна плоскости падения, вращают эталонную призму относительно нормали, проходящей через место падения света, до момента регистрации минимальной интенсивности отраженного пучка, а показатель преломления исследуемой среды определяют по углу поворота, причем падающий и отраженньй пучки света поляризуют перпендикулярно плоскости падения. 4 ил. (Л С со