Способ определения полной разности хода при измерении параметров двупреломления кристаллов Советский патент 1989 года по МПК G01N21/23 

Изобретение относится к измерениям в оптике и может быть использовано для определения абсолютных значений двупрелоипений кристаллов при исследовании их физических свойств.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения разности хода, а также упрощение способа.

На фиг. 1 схематично приведена ко- носкопическая фигура для исследуегсого кристалла; на фиг. 2 - 3 - распределение интенсивности света между оптическими осями коноскопической фигуры

в зависимоеги от рассгояиия между опгически.ми осями (АЛ ) и от разности хода (А ) .

Точки Л и л (фиг. 1) - выход оптических осей копоскопической фигуры исследуемого кристалла, точка О - центр коноскопической фигуры, темные линии - кривые минимумов интенсивности света.

При освещешш размещенного между скрещенными николями исследуемого кристалла, представляющего собой плос копараллельнуго пластинку, передняя сторона которого матовая, монохроматическим светом получаем на экране коноскопиче кую картину.

Распределение интенсивности света на коноскопической картине для монохроматического света между выходом оп тических осей имеет синусо1адальный характер (фиг. 2, 3), причем ним минимумам интенсивности свет, отвечает разность хода в один пори; ок. Главные изогиры, т.е. кривые минимума интенсивности спета, проходящие чрез выход оптических осей (точки Л и А на фиг. 1), имеют нулевой поря - док () вследствие того, что ЕЩОЛЬ оптических осей показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей равны между собой, т.е. значение двупреломления равно нулю (п -п 0) . Если пpoнy epoвaть все минимумы интенсивности света от оптических осей до середины коноскопическоГ фигуры, численное значение k в середине картины и будет искомым порядком для данной длины волны А.

Таким образом, можно определить целое число длин волн, определяющее разность хода для данного значения

Z1, Г, Л .

Дробная часть разности хода Zi,; определяется по интенсивности света 1,. прошедшего через систему скраще1Ш(1х НИКОЛей и кристалл между ними в диагнальном положении

I,,sin2---(n -n)d.

(О

где I - амплитудное значе1ше иптепспппости света-, d - толшлна кристалла.

п-п - значе ше двупреломления;

Ч ак как ( п -n)d :: л + л„ k ;

+ J.

то тогда I д -г- (k +

+ f..j) IpSin -С f отсюда, дробная

часть разности хода будет равна

(2)

При определении по формуле (2) надо учесть, что одному значению 1 могут отвечать два дробные значения разности хода. Для правильного определения дробной части разности хода следует определить соотношение между расстояниями от центра коноскопической фигуры до крайьшх минимумов в двух взаимно перпендикулярных направлениях - а и b (фиг. 1). Легко видеть, что в

случае дробное значение разности хода равно й, а в случае составляет Л - Л -2 .

Дробную часть разности хода можно также точно и легко определить по. соотношению расстояний а и b в центре коноскопической фигуры (фиг. 1).

Интенсивность света в центре коноскопической фигуры описывается формулой (1), но с другой стороны, с чисто

геометрической точки зрения, эту зависимость можно представить следую- a;eii формулой

1, l,(-;M.

(3)

где (Ь+а) отвечает расстоянию между минимумом 1 д и миьшмумом k + 1 (фиг, 1).

Если сравнить формулу (3) и (1), то для дробной части разности хода получим соотношение

а Ь+а

i гт-Л

(4)

Таким образом, измерив расстояние от центра картины до крайнего минимума в направлении оптических осей и крайнего минимума в перпендикулярном

направлении, можно легко и точно определить дробную часть разности хода по формуле (4).

Точность измерения двупреломпения в зависимости от порядка разности

хода k и тол1Д 1ны кристалла может досо ч п-Т тигать 2-10 при определении дробной разности хода фотоэлектрической регистрацией и 1-10 - по соотношению из- мр.ренних расстояний.

нулевой на выходе оптической оси (точ-20 магического излучения, определении це- А и А на фиг, 1) до середины фигуки А и

ры. При толщине кристалла, равной 2,32 мм, число кривых минимумов интенсивности равно 4, и значит число полого числа порядков разности хода и дробной ее части, отлич ающий- с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения разности хода, а также упрощения способа, при пропускании излучения получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число кривых минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная от нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу шшiмyмoв интенсивности света, измеряют расстояния от

рядков разности хода к , равно то же

Тогда целая часть разности хода равна

-3

-.-5

Л k Д 4-632-8 М0 2531,2 ).

Расстояние от центра фигуры (точка О на фиг, 1) до крайнего 4 минимума равно 30 мм (а 30 мм), а расстояние от центра фигуры до крайнего 5 минимума равно 28 мм (Ь 28 мм), Значение 1, измеренное фотодиодом по максимуму интенсивности света, равно 221 мВ, а значение 1,, измеренное фотодиодом в центре фигуры, равно 220 мВ,

В данном случае а. Ъ, тогда дробная часть разности хода равна

-20 магического излучения, определении це- .25

30

лого числа порядков разности хода и дробной ее части, отлич ающий- с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения разности хода, а также упрощения способа, при пропускании излучения получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число кривых минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная от нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу шшiмyмoв интенсивности света, измеряют расстояния от

е центра коноскопической фигуры до крайних №1нимумов в направлении оптической оси и в направлении, перпендикулярном к ней, и дробную часть разности хода определяют фотоэлектрической

40 регистрацией интенсивности света в центре коноскопической фигуры, учитывая соотношение измеренных расстояний по формуле

45

/3 --- -А Ь+а

Изобретение относится к изменениям в оптике и может быть использовано для определения абсолютных значений двупреломлений кристаллов при исследовании их физических свойств. С целью повышения точности определения разности хода для монохроматического света, а также упрощения способа исследуемый кристалл, представляющий собой плоскопараллельную пластинку, одна из поверхностей которой матовая, располагают матовой стороной к источнику излучения, облучают от монохроматического источника излучения, получают коноскопическую фигуру кристалла, фиксируют число минимумов интенсивности света коноскопической фигуры, начиная от нулевого на выходе оптических осей до середины коноскопической фигуры, определяют целое число порядков по числу минимумов интенсивности света, измеряют расстояние от центра коноскопической фигуры до крайних минимумов в направлении оптической оси и в направлении, перпендикулярной к ней, и дробную часть разности хода определяют фотоэлектрической регистрацией интенсивности света в центре коноскопической фигуры, учитывая соотношение измеренных расстояний или по формуле Δ₂=Aλ/(B+A), где Δ₂ - дробная часть разности хода

A - расстояние от центра коноскопической фигуры до крайнего минимума в направлении оптической оси

B - расстояние до крайнего минимума от центра коноскопической фигуры в направлении, перпендикулярном направлению оптических осей

λ - длина волны. 3 ил.

Полная разность хода равна

Д Л, + Л - 2 2858,7 -10-3 (м). Значение двупреломле}п1я равно п -п Л/d 1,2322 .10-3

Пример 2, Для кристалла . целую часть разности хода определяем

где &1 - дробная часть разности хода;

а - расстояние от центра коноскопической фигуры до крайнего минимума в направлении оптической ОСИ;

b - расстояюте от центра коноскопической фигуры до крайнего минимума в направлении, перпендикулярном направлению оптических осей; - длина волны.

и 2 л у л 3/t гя 7я Фиг.З

Составитель Л.Архонтов Редактор Ю.Середа Техред л.СердюкоиаКорректор Э.Лончакова

Заказ 6601/49

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. А/5

- - - -- - - - - - --- - - -.- - - - - - -. - ™.- - - -г- , --ц, - II. . .

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

(Риг 2

Подписное