Двухчастотный интерферометрический рефрактометр Советский патент 1987 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к прикладной оптике - рефрактометрии и предназначено для проведения точных изме рений зависимости показателя преломления веществ от длины волны оптического излучения.

Цель изобретения - повьшение точности измерения дисперсионных кривых исследуемого вещества.

На фиг, 1 изображена оптическая схема двухчастотного интерферометри- ческого рефрактометра; на фиг. 2 - интерференционная картина.

Полупрозрачные зеркала 1 и 2 и отражаюпще зеркала 3 и 4 образуют ин тенферометр Рождественского, в измерительном плече которого расположено исследуемое вещество 5. Интерферометр, освещается одновременно двумя монохроматическими лазерами (ча стоты , и ), пучки света которых подаются на вход интерферометра через суммирующее зеркало 6. На выходе интерферометра перед экраном 7 установлены селективные фильтры 8 и 9 таким образом, что половина луча проходит через один, а другая полови на луча - через другой светофильтр (как показано на фиг. 2). Каждый из светофильтров пропускает одну из частот и не пропускает другую, в результате чего интерференционные картины от частот -, и 2 на экране 7 разделяются. Для удобства отсчета Смещений интерференционных картин на экране 7 имеется нулевая риска 10.

Принцип работы рефрактометра заключается в следующем.

При пропускании через исследуемую плистинку одновременно двух лучей из вестньгх: частот , и 9 на экране получаются две интерференционные картины. Если пластинку 5 из исходного положения, приблизительно перпендикулярно лучу, повернуть на некоторый небольшой угол, путь через вещество пластинки для лучей обеих частот увеличивается на величину uL. Это вы зьшает из-за дисперсии света разные смещения интерференционных картин. Величины смещений N, (для луча с час тотой -5,) и Nj (для луча с частотой Jj) определяются выражениями

N,

откуда следует

- 1)

N, , N,c

- 1)

N,.

N,,

(1)

Зависимость (1) позволяет для данного исследуемого вещества с высокой точностью связать величины фазовых О скоростей света v, и v (а следовательно, и показатели преломления п, и п) с частотами излучения , и (или длинами волн Д, и Л ), например, по известной v, можно определить фа/5

зовую скорость V,

V

1 +

Nj,

( -1)

(2)

N,t

Вывод формулы (1) сделан с учетом следующих рассуждений.

Путь uL в исследуемом веществе свет проходит за время t L/v, где V - фазовая скорость света. За это же время t второй луч интерферометра проходит в воздухе путь uL/v, где с - скорость света в воздухе. Следовательно, опережение составляет величи

ну - с - uL, что дает смещение линий

в интерферометре N --г-()

V

Таким образом, медленно поворачивая пластинку 5 и подсчитывая смещения N, и N интерференционных картин, с помощью формулы (2) по известной V, можно определить фазовую скорость .v при любой частоте и, следовательно, с точностью, свойственной интерферометрическим методам, построить дисперсионную кривую. Для получения частоты - желательно

применять лазер с перестраиваемой частотой.

Предлагаемьй рефрактометр позволяет с высокой точностью связать частоты - и 2 непосредственно с

фазовыми скоростями света в данном веществе.

Формула изобретения

Двухчастотный интерферометричес- кий рефрактометр, содержащий двухлуче- вой интерферометр Рождественского с лазерным источником света и включающий два полупрозрачных зеркала и два

отражающих зеркала, оптически связар - ных между собой и образующих измерительное и опорное плечи интерферометра, держатель образца, расположенный в измерительном плече интерферометра, и экран, расположенный на выходе интерферометра, отлич.ающий- с я тем, что, с целью повышения точности- измерения дисперсионных кривых, в устройство введены второй ла- зерный источник света, суммирующее полупрозрачное зеркало и два селекционных фильтра, при этом второй лазерный источник света оптически связан с суммируюпуим прлупрозрачным зеркалом, а селекционные фильтры расположены между выходом интерферометра и экраном, причем держатель образца установлен с возможностью перемещения относительно оси, перпендикулярной направлению распространения света в измерительном плече интерферометра.

Изобретение предназначено для проведения измерений дисперсионных кривых твердых, жидких или газообразных веществ. С целью повьшения точности измерения показателей преломления при различных частотах излучения в интерферометре через исследуемое вещество пропускаются одновременно два луча разных частот, а измерение сводится к подсчету-смещений интерференционных картин при повороте плбскопараллельной пластинки исследуемого вещества (или плоскопараллельной кюветы с жидкостью или газом). 2 ил. СЛ

Фиг.

Редактор Е.Копча

Составитель С.Голубев

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 7705/42Тираж 776Подписное

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

Фиг. 2