Способ рефрактометрического определения ориентации оптической оси кристалла Советский патент 1986 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к технической физике, предназнанено для прециз.ионного определения ориентации оптической оси одноосных кристаллов и может быть использовано в кристаллооптике

Целью изобретения является определение ориентации оптической оси прозрачных и непрозрачных кристаллов при ее непараллельности поверх- ности кристалла.

На фиг.1 представлена схема ориентации кристалла; на фиг.2 - зависимость отраженного света от угла падения излучения.

Пусть ориентация оптической оси кристалла оО относительно плоскости падения, проходящей чеоез волночой вектор падакщего излучения К и нормаль к поверхности кристалла N, за- дается углами ot. и р , где р - угол между оО и ее проекцией на плоскость падения, а OL - угол между этой проекцией и нормалью N, О- угол падения излучения. При отражении све та от кристалла происходит перемешивание поляризаций. Так, при падении на кристалл света, поляризованного в плоскости падения, в отраженном свете появится компонент, поля- ризованный перпендикулярно этой плоскости, и наоборот. Перемешивания не П190ИСХОДИТ, если оптическая ось параллельна или перпендикулярна плоскости падения. Для этого положения коэффициенты г,, и Гщ , характеризующие перемешивание ортогональных поляризаций при отражении, обращаются в нуль. Кроме того, из выражения для коэффициента ,

i,. (,,,0,o/.p)-f /f o-h %;n Q Smol-n, COSc( @ ,

этот коэффициент, характеризующий переход части падающего излучения, поляризованного перпендикулярно плоскости падения в отраженное, поляризованное параллельно этой плоскости, для углов падения, удовлетворяющих соотношению

CV&V

Si oCVh -n sih S t-i,CoSoi SmQ, (1)

обращается в нуль ( показатель преломления внешней среды, п,, - показатель преломления кристалла для обыкновенного луча, п - показатель

преломления кристалла для необыкновенного луча).

Таким образом, если при вращении относительно нормали к его поверхности кристалл, помещенный между двумя скрещенными поляризаторами, привести в положение, для которого оба коэффициента отражения г,, и г,, равны нулю, то его оптическая ось окажется в плоскости падения, т.е. р 0. Если затем кристалл дополнительно развернуть на произвольный угол 90° и, изменяя угол падения 0 , найти такое его положение, для которого 0, то из соотношения (1) получим

о - (Ь,8( . CQ)

Угол и для этого положения оп тической оси находится из простейших геометрических соображений. Так,- на фиг.1 . Кроме того, оа aa ctg ; oa oO sino(oo ctgB sinoL.

Приравнивая эти соотношения, получим

p, arcct,|(ct y/Sin6i).

(3)

Формулы (2) и (3) определяют оба угла, характериззпсицих ориентацию оптической оси. Точность способа по- вьш1ается при использовании нарушенного полного внутреннего отражения т.е. когда сват падает на кристалл не из воздуха, а измерительной призмы, показатель преломления которой в п. Это объясняется тем, что в подобных условиях явление перемешивания света ортогональных поляризаций при отражении значительно возрастает.

Пример. Пусть ориентация оптической оси определяется в кристалле исландского шпата, а измерительная призма вьшолняется из стекла ТФ-:4. Для измерения используется автоматический фоторефрактометр ИРФ-461, снабженный г оляризаторами во входной и выходной диафрагмах.- На фиг.2 показана зависимость интенсивности сигнала на фотоприемнике (пропорционального коэффициенту г,,) в зависимости от угла падения© для угла 10°. Симметричная форма минимума на кривой позволяет определять oi с высокой точностью. При погрешности определения погрешность определения с получается по-

3

рядка 10. Погрешность определения угла (i равна погрешности определения угла л гониометрическим устройством прибора.

Таким образом,, предлагаемьй способ позволяет определять ориентацию оси кристалла с высокой точностью

Формула изобретения

Способ рефрактометрического определения ориентации оптической оси кристалла, расположенного по ходу излучения между системой скрещенных поляризаторов, включающий направление светового потока на систему двух скрещенных поляризаторов, измерение светового потока на выходе зтой системы, совмещение оптической оси кристалла с плоскостью падения свето вого потока путем поворота кристалла относительно нормали к его поверхности до момента, соответствующе го минимальному световому потоку на выходе системы, отличаю щи й- с я тем, чтр, с целью определения ориентации оптической оси прозрачных и непрозрачных кристаллов при ее непараллельности поверхности кристалла, после совмещения оптической

Редактор Л.Гратилло

л, 7 713

Фиг 2 Составитель С,Голубев

Техред Н.Бонкало Корректор Т,Колб

оси с плоскостью падения светового потока кристалл дополнительно разворачивают относительно нормали к его поверхности на угол , изменяют угол падения излучения до величины О , соответствующей мини10

15

20

25

мальной величине светового потока на выходе системы, при этом измерения проводят в отраженном свете, а ори- |ентацию оптической оси кристалла, характеризуемую углами ot и р , определяют из соотношений

(h,Sih6)/ / -nfsih 7; /S-cxrcctgCct y/Siho), где п - показатель преломл1вння

внешней среды; Пд - показатель преломления

кристалла для обыкновенного луча,

0 - угол между проекцией оптической оси на плоскость падения и нормалью к поверхнос-. ти кристаллаJ

р - угол между оптической осью и ее проекцией на. плоскость падения, причем измерения выполняют при условии нарушенного полного внутреннего отражения.

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 предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к техни- ческ ой физике и предназначено для прецизионного . определения ориентации оптической оси одноосных кристаллов.С целью определения ориентации оптической оси в прозрачныхи непрозрачных кристаллах при ее непараллельности поверхности кристаллов измерения проводят в отраженном свете, оптическую ось совмещают с плоскостью падения, изменяют угол падения излучения до величины 9 , соответст- вуияцей минимуму величины светового потока на выходе системы, а ориентацию оптической оси кристалла, характеризуемую углами oi и в , определяют из соотношений ,л в; , (h,)-,Sif --arcct (ctgy/sihot), где показатель преломления внешней среды, ti - показатель преломления кристалла для обыкновенного луча. 2 ил. (Л Фиг.1