Способ измерения коэффициента отражения оптических материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N21/55 

Изобретение относится к фотомет-, рии и может быть использовано в оптическом приборостроении при оценке качества оптического стекла по поте- рям на поглощение и отражение.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения необходимости определения опорного коэффициента отражения образца срав- нения.

: Способ осуществляют следующим :образом.

; В качестве образцов сравнения вы- :бираются плоскопараллельная пластин- i ка с измеренным коэффициентом пропускания и клиновидная пластинка измеренным коэффициентом % пропускания, причем оба образца сравнения должны быть изготовлены из не- поглощающего и нерассеивающего мате- :риала. Для определения коэффициента :Г отражения исследуемого образца производят измерения потоков, отра- :женных рт образца (а,), шгоскопарал- Iлельной пластинки (a) и клиновидно 1 пластинки (.).

; Коэффициент г отражения испытуемого материала определяют по формуле

1 iSxlSj AiJi-nA-iiS п.Г. ,

г х: Х

пл КА

где а. и а ц - величины,характеризующие потоки излучения , отражен- ные соответственно испытуемым материалом, плоскопараллельньот и клино-) видным образцами сравнения; пл О 1, - коэффициенты пропускания соответственно плоскопараллельного и клиноввдного образцов сравнения.

Сущность способа заключается в следующем.

Измерение коэффициента; отражения испытуемого образца без применения эталона можно рассматривать как нахождение места образца на шсале коэффициентов отражения путем интерполяции между опорными точками (нуль и единица), соответствующими воображаемым эталонам (абсолютно черное тело и идеальное зеркало). В любом реальном рефлексометре шкала коэффициентов отражения не бывает строго линейной. При использовании любых приемников и усилительных схем показание выходного прибора по разным причинам не бывает строго пропорциональным потоку излучения, попадающему на приемник:

0

0

5

0

i

Истинная шкала коэффициентов отражения рефл ексометра между нулем и единицей оказывается неизвестной функцией, лишь близкой, но не совпадаю- щей с прямой. Коэффициент отражения образца, измеренный как отношение отраженного потока к падающему, будет содержать ошибку, обусловленную нелинейностью фотометрической характеристики рефлексометра в пределах от нуля до единицы. Эта ошибка бывает немногим меньше, когда для интерполирования используется участок шкалы от коэффициента отражения эталона до единицы (или от нуля до коэффициента отражения эталона ), В предлагаемом способе используются два этанола из кварцевого стекла с коэффициентами отражения, приблизительно равньми v 0,0350 и 0,0687. Отступления от линейности на таком узком интервале шкалы несравненно меньше, чем на - всей шкале, а следовательно, меньше будет и ошибка измерений испытуемого образца, коэффициент отражения которого попадает в этот интервал. Но эти соображения справедливы лишь при условии, что опорные коэффициенты отражения эталонов столь же достоверны, как нуль и единица в аб-. солютном методе. Поэтому выбраны такие эталоны, у которых нужно измерять не коэффициенты отражения, а коэффициенты пропускания. Измерение коэффициента пропускания можно делать с ошибкой, не превосходящей 10,0005, такая- же точность будет иметь силу и для коэффициента отражения плоскопараллельного эталона, а для клиновидного ошибка будет еще меньше, не более +0,0003.

Кроме того, сущность предлагаемого способа заключается в том, что при осуществлении способа используют одновременно два образца сравнения с коэффициентами отражения у oднoгo заведомо большим, и у второго, заведомо меньшим ожидаемого коэффициента отражения испытуемого стекла, причем эти образцы таковы, что их коэффициент отражения измерять не нужно, достаточно знать коэффициент пропускания. Эти два свойства, вообще говоря, совершенно независимы, но можно представить себе такие образцы сравнения , для которых коэффициенты отражения однозначно связаны с этими коэффициентами. В самом деле можно

выбрать образцы сравнения, выполненными в виде плоскопараллельной и клиновидной пластинок толщиной 2-5 мм из кварцевого стекла. Поглощение и рассеяние в кварцевом стекле такой толщины неизмеримо мало. Пучки многократного отражения в плоскопараллельной пластинке прибавляются к прошедшему и отраженному потокам, а все что не прошло отражается от двух поверхностей, т.е. коэффициент г г,,, отражения пластинки однозначно выражается через ее коэффициент f пропускания:

1,707. Для более высокопреломляющих и высокоотражающих стекол выгоднее пользоваться образцами сравнения

из сапфира, которые дают возможность измерять коэффициенты отражения всех оптических стекол и большинства оптических кристаллов с п 2,247. Анализ расчетной формулы показывает, что вклад ошибок коэффициентов пропускания в ошибку коэффициента отражения испытуемого материала составляет около 0,0003.

Формула изобретения

Изобретение относится к.области оптического приборостроения и может быть использовано при оценке качества оптического стекла по потерям на поглощение и отражение. Цель изобретения - повьшение точности измерения коэффициента отражения. Используются два образца .сравнения, ха рактеризованные коэффициентами пропускания, а коэффициент отражения испытуемого материала определяют по (ах- а ц) Зпл + Са /( а,), где г - коэффициент отражения испытуемого материала; aj(, а ПА и 3 (д - показания рефлексометра для потоков излучения, отраженных соответственно испытуемым материалом, плоскопараллельным и клиновидным образцами сравнения; D,, коэффициенты пропускания плоскопараллельного и клиновидного образцов сравнения. 5 СО

гл

клине пучки многократного отражения уходят в стороны, не прибавля- ясь ни к прошедшему потоку, ни к отраженному от одной первой поверхности. Так как коэффициент /С пропускания клина равен

kA

(l-r.,)i, ТО

коэффициент Гц отражения равен

кл

1 -

Такие образцы сравнения не нуждаются в измерении их коэффициентов от- ражения, достаточно измерить их коэффициенты пропускания J,,. и

кд.

Полагая, что сигналы а

у

n/i

и а

кл

приемника рефлексометра про- поргщональны падающим на него потокам, отраженным соответственно испытуемым стеклом с коэффициентом г отражения, плоскопараллельным и клиновидным образцами сравнения, можно составить пропорцию:

УКЛ кл

ах - акл

а пл а

кл

откуда легко получить формулу для вычисления коэффициента отражения испытуемого стекла из коэффициентов пропускания двух образцов сравнения и показаний рефлексометра для них и для испытуемого стекла.

Образцы сравнения из кварцевого стекла позволяют измерять коэффициенты отражения оптических стекол с пo2 казателем п преломления от 1,458 до

0

5

0

Способ измерения коэффициента отражения оптических материалов, включающий измерение потоков излучения, отраженных испытуемым материалом и первым образцом сравнения в виде клиновидной пластинки, отличающийся тем, что, с целью повыше-- ния точности, дополнительно измеряют поток излучения, отраженный вторым образцом сравнения, выполненным в внде плоскопараллельной пластинки, и коэффициент .пропускания обоих образцов сравнения, при этом образцы сравнения выполнены из непоглощающего и нерассеивающего материала, а коэффициент отражения испытуемого материала г jf определяют по формуле

35

,. ()Jni+(anu.-ax) т i - - - - )

ПЛ КА

0

5

0

где а, а„, и а

п. и

/1 кл

величины, характеризующие потоки излучения, - отраженные соответственно испытуемым материалом ,плоскопараллельным и клиновидным образцами сравнения; коэффициенты пропускания соответственно плоскопараллельного и клиновидного образцов сравнения.