Способ анализа поляризационных характеристик излучения Советский патент 1987 года по МПК G03H1/04 

113

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в голографии медицине, биологии, кристаллофизике для исследования анизотропных объектов, а также в физике твердого тела для исследования образцов методами фотоупругости.

Целью изобретения является повышение чувствительности анализа.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Регистрация липпмановской фотографии анализируемого излучения на слое хромированной желатины необходима для того, чтобы интенсивность, несущую информацию о состоянии поляризации, однозначно преобразовать в цвет. Экспериментально установлено, что липпмановские фотографии на хромированной желатине обладают свойствами, существенно отличными от свойств обычных липпмановских фотографий, полученных на галоидосеребряных эм- мульсиях. Главное отличие заключается в том, что период интерференционной структуры, зафиксированный в слое, зависит не только -от длины волны падающего излучения, как в обычной липпмановской фотографии, но и от величины экспозиции. Это приводит к тому, что участки изображения, на которые падает излучение с одной и той же длиной волны, но с разной интенсивностью, имеют разный цвет.

На фиг, 1 приведены спектральные характеристики липпмановских изображений, полученных при экспонировании слоя хромированной желатины излучени с длиной волны 442 мм} на фиг, 2 - зависимость цвета изображения (длины волны максимума отражения) от ло-- гарифма экспозиции.

При малых экспозициях (цифры возле кривых на фиг, 1 указывают время экспозиции в с) ихображение имеет красный цвет и по мере увеличения экспозиции цвет смещается в синюю область спектра. Поскольку экспозиция - это произведение интенсивности света на время экспонирования, то при фотографировании излучения со сложным распределением интенсивности по сечению пучка на липпмановской фотографии получается изображение, в каждой точке которого цвет однозначно связан с интенсивностью падающего света и, следовательно, с состоянием поляризации. Цвет полученного

0

5

0

25

0

35

40

52

изображения не- связан с цветом фотографируемого изображения, поэтому его называют псевдоцветным. Такими свойствами обладают липпмановские фотографии, записанные только на слоях хромированной желатины. Другие среды, на которых бы наблюдались подобные свойства лнппмановских фотографий, неизвестны.

Освещая полученное псевдоцветное изображение белым светом и выделяя монохроматические составляющие этого изображения, выделяют такие участки липпмановского изображения, на которые падает излучение с одинаковой интенсивностью, А поскольку интенсивность несет информацию о состоянии поляризации, то пространственное распределение выделенных монохроматических составляющих соответствует пространственному распределению излучения с одинаковым состоянием поляризации, т.е, участки равного цвета на липпмановской фотографии соответствуют участкам равного состояния поляризации анализируемого излучения.

Выделять монохроматические составляющие можно также с помощью интерференционного фильтра. При этом имеется возможность Как визуального наблюдения распределения интенсивности этих составляющих, так и их фотографической регистрации. Измерение длины волны можно производить либо путем наклона фильтра, либо путем смены фильтров,

Анализ состояния поляризации выполняется так. Из графика, приведенного на фиг, 2 , следует, что

А-Ч К Ig Н,„,- К Ig Н, (1)

5

0

где

макс

длина волны максимума отражения (цвет изображения) длина волны насьщения величина экспозиции-, экспозиция насыщенияi коэффициент пропорциональности.

На основании закона Малюса интен- сирность I линейнополяризованного света, прощедщего через поляризатор, можно записать в следующем виде;

Н Н

к

55

I cos,(2)

где 1 - интенсивность падающего пучка-.

313416

(f - угол между плоскостью поля- , ризации излучения и плоскостью пропускания поляризатора.

читывая, что Н It и Н,, , t - время экспозиции, и подстав(2) в уравнение (1), получим

, К Ig - К Ig (I,t cos2(|,) 10 1

, К 1

cos- (/

(3)

Если подобрать величину экспозици так, чтобы участки изображения, в которых излучение источника проходит мимо анизатропного объекта, отражали свет с длиной волны Ад , то анализ состояния поляризации (в данном случае поворот плоскости поляризации) сводится к измерению длины волны отраженного излучения.

Таким образом, по длине волны настройки интерференционного фильтра определяется состояние поляризации (в данном случае азимут линейнополя- ризованного излучения),а по распределению интенсивности - распределение данного состояния поляризации по сечению пучка.

Пример 1. Анализируемое излучение с длиной волны 442 нм (излучение гелий-кадмиевого лазера), прошедшее через анизотропный объект, пропускают через линейный поляриза- тор, плоскость пропускания которого параллельна плоскости поляризации падающего на объект излучения. С помощью объектива Гелиос-44 формируют в плоскости слоя хромированной желатины изображения объекта и экспонируют пластинку. После физико-химической обработки слоя в воде (1- 10 мин) и в изопропиловом спирте (2-3 мин) получают псевдоцветное изображение, которое затем освещают белым светом и вьщеляют монохроматические составляющие. Для этого рассматривают его через интерференционный светофильт с полосой пропускания 9 нм, настроенный на длину волны 640 нм. При этом на псевдоцветном изображении наблюдаются темные линии равного состояния поляризации. Наклоняя фильтр в пределах 30 , про

изводят смещение длины волны наст3416

, 10

и 15 2025 30

40g50

55

154

ройки фильтра в желто-зеленую, область спектра и тем самым выделяют другие монохроматические составляющие псевдоцветного изображения.

I

П р и м е р 2. Регистрируют липпмановскую фотографию так, как в примере 1, затем освещают полученное изображение белым светом и последовательно фотографируют его через интерференционные светофильтры, настроенные на разные длины волн видимого диапазона. Светлые линии, полученные на не4; ативе, соответствуют линиям равного состояния поляризации.

Предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность анализа состояния поляризации, так как преобразование интенсивности в цвет повышает информативность изображения даже при визуальном наблюдении (глаз различает около 180 цветовых оттенков и всего лишь 10-12 уровней серого) . Выделение монохроматических составляющих и их фотографическая регистрация (обратное преобразование цвета в интенсивность) приводит к увеличению контрастности линий равного состояния поляризации. Возможность фотометрирования этих изображений способствует дальнейшему повьппению чувствительности анализа.

Формула изобретения

Способ анализа поляризационных характеристик излучения, заключающийся в том, что пропускают анализируемое излучение через поляризатор, осуществляют фотографическую регистрацию излучения и по распределению интенсивности сфотографированного изображения определяют состояние поляризации, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности анализа, регистрируют липп- мановскую фотографию анализируемого излучения на слое хромированной желатины, освещают полученное псевдоцветное изображение белым светом, затем вьщеляют монохроматические составляющие цветного изображения и определяют состояние поляризации по длине волны и распределению интенсивности этих составляющих.

1,0

0,5

600 Физ. i

20

iO

700Я(ИМ)

Изобретение относится к оптике. Цель изобретения - повышение чувствительности анализа. Анализируемое излучение пропускают через поляризатор. На слое хромированной желатины регистрируют липпмановскую фотографию анализируемого излучения. Освещают белым светом и вьщеляют монохроматические составляющие. Состояние поляризации определяют по длине волны и по распределению интенсивности монохроматических составляющих. 2 ил. 00 4 35 СП

Я 620

60

280

Редактор Е.Копча

Составитель В.Аджалов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 4435/51 Тираж 420Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна, 4

I I I

иг. 2