Способ определения показателей преломления и поглощения Советский патент 1990 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технической физике, предназначено для определения показателей преломления п и поглощения эе сред и может быть использовано в химической, нефтехимической и электронной промышленности для анализа сред, поглощающих излучение.

Целью изобретения является повышение точности определения показателей преломления и поглощения сред, показатель поглощения которых не превышает .

На фиг. 1 представлена схема устройства,, реализующего способ; на фиг. 2 - диафрагма с прозрачными зонами j на фиг. 3 - марка со щелями$ на фиг. 4 - рабочая поверхность высокопреломляющего оптического элемента.

Устройство содержит источник 1 света, конденсор 2, диафрагму 3 с прозрачными зонами 4 и 5, обтюратор

6, объектив 7, марку 8 с подвижными щелями 9 и 10, объектив 11 коллиматора, линзу 12, высокопреломляющий оптический элемент с рабочей поверхностью 13 и зонами 14 и 15 на этой поверхности, линзы 16, 17, объектив 18 фотоприемного устройства, разделитель 19, фотоприемники 20, 21, измерители 22, 23 отношений, вычислительное устройство 24, окуляры 25,26.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 света проходит конденсор 2, диафрагму 3, модулируется обтюратором 6, проходит объектив 7 и освещает марку 8 с двумя щелями 9 и 10.

Световые пучки через объектив 11 падают под углами б, и 05 на высоко- - преломляющий оптический элемент с рабочей поверхностью 13. Отраженный зонами 15 (исследуемое вещество) и 14 (высокоотражающее зеркало) светоOi

СО

со

ОЭ

вой поток через линзы 16, 17 и объектив 18 попадает на разделитель 19 и фотоприемники 20, 21. Измерение коэффициентов отражения R1(0 ) и R (в,) проводится измерителями отношений и поступает далее на .вычислительное устройство, которое по заданному алгоритму вычисляет оптические постоянные п и a.I

В основу способа положен факт резкого увеличения значений величины

А CR(e,) - к(ег)/(е, 92) (D

в области углов 0 (67+ 0г)/2.

Используя стандартные представления формул Френеля для у. - О и отклонения величины угла & от критического угла падения &Кр , где d Q - , можно получить следующие выражения коэффициентов отражения света R, R , R ССт соответственно для перпендикулярной плоскости падения, параллельных ей составляющих светового потока и естественного света:

R 1 - 4о( + ,

1 - 4c/n2 + 4(n2 + Ш21Г4, 30 1 - 2 (п2 + 1) о( п

-2

-4

(2)

+ 2(2гИ + п2 + 1)п ,

где о/ (Д+Vd2 + Ј2/cos20Kp.

Величина (R(6,) - R(82))/(e, - 62) 35 при 9(- будет принимать максимальные значения вблизи критического угла, т.е. когда .

Значения п и зг по измеренным величинам R(6,) и R(0j) вычисляются 40 по известным формулам.

Для % , удерживая в разложении (2) лишь младшие степени и и у. и решая (2) относительно at , получим:

(1 - Ri)2(1 - п2)/1бп ;45

эе (1 - Ri(t)2n3(1 - п2)/16, (3) ж (1 - Recr)2n3(1 -n2)/4(n2 - 1)2.

Погрешность приведенных формул 50 пропорциональна 5еЗ/2, и при 5 не превышает 10.

Способ был реализован на автома- . тическом рефрактометре ИРФ-461, снабженном монохроматором.г с

Q

5

0 5

0

5

0

5

0

с

Измерения оптических постоянных проводили двумя способами: двухугло- вым методом, когда измеряют коэффициенты отражения света выбранной поляризации (измерения проводили для света, поляризованного параллельно плоскости падения, так как именно этот случай обеспечивает наивысшую точность), и при помощи описанного выше способа. Для х 10 расчет проводили по точным формулам, для зе. 10 оптические постоянные вычисляли по формулам (3).

При измерении использован сканирующий режим измерения угла падения. Положение угла падения, для которого значение величины А максимально, определяли с точностью до 1 , 0, - 02 20, При измерениях традиционным способом погрешность определения показателей преломления JL и погло- 4

щения cP« составила ±10 , а при использовании описанного способа - +2 Ю-5.

Таким образом, погрешности определения п и ж уменьшаются практически в пять раз. Формула изобретения

Способ определения показателей преломления и поглощения, включающий облучение пучком света исследуемой среды, контактирующей с высокопреломляющей средой, под двумя углами падения, измерение коэффициентов отражения света для этих углов падения и определение показателей преломления п и поглощения ж исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения для слабопоглощающих сред, показатель поглощения которых не превышает 10, дополнительно облучают исследуемую среду пучком света под другими углами падения, измеряют коэффициенты отражения пучка света для них, и выбирают два таких коэффициента отражения света R(6, ) и R(e), где б, и соответствующие им углы падения, для которых значение выражения (©.,) - R(61)3/(01- - 8г) максимально, а показатели преломления и поглощения исследуемой среды определяют по выбранным величинам.

Фиг.2

Фиг.З

Фиг.Ц

Изобретение относится к способам определения оптических характеристик сред. Цель изобретения - повышение точности определения показателей преломления и показателей поглощения *98X в диапазоне значений 10^-5*98X*9810^-3 и *98X 10^-5. Измеряют коэффициенты отражения R(Θ) в широком диапазоне углов падения Θ, выбирают величины двух углов Θ₁ и Θ₂ и соответствующие им значения коэффициентов отражения R(Θ₁) и R(Θ₂), для которых величина R(Θ₁) -R(Θ₂)/(Θ₁-Θ₂) принимает максимальное значение, а показатели преломления и поглощения определяют по выбранным величинам. 4 ил.

Редактор А.Маковская

Составитель С.Голубев Техред М.Ходанич

Заказ 212

Тираж 502

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Корректор М.Ыароши

Подписное