Способ определения показателя преломления Советский патент 1990 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике с примен ением оптических бесконтактных методов определения показателя преломления материалов с различной прозрачностью.

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и обеспечения автоматизации процесса измерения.

На фиг. 1 представлена схема измерений, на фиг. 2 - временная диаграмма, на фиг. 3 - устройство, реализующее предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец 1 с показателем преломления п (фиг. 1) устанавливают под зада1жым углом о к падающему модулированному монохроматическому излучению с известной длиной волны Д Фототтриемник 2, поворачиваясь с постоянной скоростью вокруг

оси, совпадающей с плоскостью образца, на угол 180°, регистрирует моменты положений RO и Т импульсов сигналов, соответствующих отраженному и прошедшему лучам света. Координаты точек, определяющих моменты положений Rjj и Ту,, образуют центральный угол, равный

(180°- 2oi) +0,

где Q - угол, соответствуюш 1Й дуге, ограниченной координатами

точек Tj, и Т,,

точка, находящаяся на пересечении линии падения луча с -дугой окружности радиусом г, по которой происходит поворот фотоприемника 2. Интервал времени Дt, в течение .которого фотоприемник поворачивается на угол ( 2 0) +Q , определяется соотношением (фиг. 2)

Т W

Q1 О5

Л,

utv m i:

где t

СЧ )

(1)

m

сц - период следования счетных

импульсов (дискретный интевал) ; пропорциональный еди нице измерения угла; - количество полных счетных

I импульсов, уложившихся во iвременном интервале.

IIТаким образом, измерив количество I полных счетных импульсов m за временной интервал utjf, получают величину, пропорциональную центральному углу (180 - 2Qi) + 0, т.е.

(180 - 2Ю +9 КДЦ,

или с учетом (1)

(180 - 2Ю -Н0 , где К - коэффициент размерности, равный 1 град/с. Тогда угол в равен

О - (180° - 2oi), а длина дуги Lg определяется выраже

(3)

где d - толщина исследуемого о.браЩа.

При условии одинаковой среды по обе стороны образца справедливо ра- вейство

а sin(). cos ft

где Р) - угол преломления света в исследуемом образце.

Числитель дроби равенства (3) можни представить в виде

d sin(ot-|.) d(sinotcos - cost/.sinft), тогда

a d sinod- d cosQ -tgR; ,- sinoi- a

- -d-czr -P arctg(tg0 ---|-- -).

-d-c5roZ

Искомый показатель преломления n определяется по формуле sinO

п п.

sin

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике с применением оптических бесконтактных методов определения показателя преломления материалов. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и обеспечение автоматизации процесса измерения. Падающее на образец в виде плоскопараллельной пластины монохроматическое излучение модулируют, регистрируют моменты положений импульсов сигналов, соответствующих отраженную и прошедшему излучениям, на расстоянии от точки падения луча, а временной интервал между импульсами измеряют количеством счетных импульсов с дискретным интервалом, равным частоте модуляции излучения. Показатель преломления определяют по формуле. 3 ил.

При радиусе вращения фотоприемника г : d и малых 9 длина дуги Lg равна искомому смещению а луча, т.е. справедливо равенство

гГ

а L

е

LEiKmsM.- ( 2й) ,. 1ЯПО ; и;

п п,

sinod

.;.tt..l||..z-i|-.-y

; Устройство для определения показателя преломления работает следующим образом.

Излучение монохроматического источника 3 модулируется обтюратором 4, преобразуется и .. фокусируется оптической системой 5 и под углом oi падает на исследуемый образец 1, разделяясь на два луча - отраженный R и прошедший Т. Фотоцриемник 2, поворачиваясь посредством привода 6 с постоянной угловой скоростью вокруг оси, совпадающей с плоскостью образца, попеременно регистрирует моменты положений импульсов сигналов, соответствующих отраженному и прошедшему лучам света. Измерение временного Интервала между этими моментами осуществляется с помощью оптико-электронного преобразователя 7.

25 тогда с учетом равенства (А) имеем

п п

,-Sinj.. . (5)

sin arc tgCtgoA- )

Подставив в формулу (5) значение (2), получают окончательное выражение для определения показателя преломлн- ния, ,

sinod

l||..z-i|-.-y

(6)

,Ф

ормула изобретения

Способ определения показателя преломления прозрачных материалов, заключающийся в облучении образца, выполненного в виде плоскопараллельной пластины, монохроматическим излуче- дием под углом о и определении вели- .чины смещения Lg, прошедшего через образец излучения, относительно линии его падения, отличающий- с я тем, что, с целью повьшгения точности, быстродействия и обеспечения автоматизации процесса измерения, облучение производят модулиров анным излучением и регистрируют, моменты поло- .жений импульсов сигналов, соответст- вующих отраженному и прошедшему излучениям, на расстоянии г от точки падения луча, измеряют количество m счетн импульсов с дискретным интер

л.

1615603

валом с CM равным частоте модуляции где п - показатель преломления ок- излучения, между отраженным и прошед- ружающей среды;

d - толщина образца;

Lg - .величина смещения, равная

шим излучениями, а показатель-прелом- ления п определяют по формуле

5 I

«Г

sin

0(.

sin arc

tg fg - d-cbV

iRr

лля

Гсч

Lg - .величина смещения, равна

5 I

iEiK5i i I§2 i 2 L

9 180° .где К - коэффициент размерности, равный 1 град/с.

/

Фиг.1

Atx-m-tcv

-JU

1

Фаз. 2

Фиг.д