Способ определения индикатрисы рассеяния естественного излучения плоскими рассеивающими объектами Советский патент 1991 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к оптическим методам контроля рассеивающих свойств плоских отражающих и пропускающих объектов.

Цель изобретения - повышение точности определения индикатрисы.

На чертеже представлен один из возможных вариантов устройства, реализующего данный способ.

Устройство состоит из источника света 1, монохроматора 2, где излучение разлагается в спектр и, пройдя через поляроид 3, фокусируется объективом 4 на исследуемом объекте 5, расположенном на предметном столике гониометра 6. Рассеянное объектом излучение фокусируется объектом 7 на фотокатоде приемника 8(ФЭУ), который питается высоковольтным стабилизатором 9, а

выработанный приемником фототек регистрируется отсчетным устройством 10. С него числовые данные через устройство связи 11 вводятся в микро-ЭВМ 12. Управление съемом и расчетом данных по заданной программе осуществляется оператором через дисплей 13, а окончательные результаты выводятся печатающим устройством 14.

Ориентация поляроида в осветительном плече устройства в плоскости рассеяния (плоскость, образуемая падающим и отраженным пучками, а также нормалью к исследуемой поверхности) осуществляется с помощью стекла, закрепляемого в кассете на предметном столике. Затем выставляется осветительное и измерительное плечо установки под углом полной поляризации (углом Брюстера рь) к нормали к поверхнось

t гз

4,

я

сти стекла, тогда отраженное излучение будет полностью поляризовано в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (под углом 90° к плоскости падения). Вращением оправы-держателя поляроида выставляют в era отсчетном фиксаторе 0°, вращением поляроида добиваются минимального сигнала на отсчетном устройстве и фиксируют поляроид в оправе-держателе.

Для измерения величины, определяющей преобладание в освещающем пучке излучения с перпендикулярным состоянием поляризации над параллельным, необходимо пользоваться деполяризатором (например, пластинкой фторопласта толщиной 2 мм). На предметном столике нормалью к освещающему пучку выставляют фторопластовую пластинку размером, превышающим размер освещающего пучка, и устанавливают штангу гониометра с1 ФЭУ на просвет соосно с освещающим пучком. Выставляют в отсчетном фиксаторе держателя поляроида последовательно 90° и 0° и снимают нужное число соответствующих значений. Программно-математическое обеспечение измерения предусматривает усреднение всех зафиксированных числовых значений и вычисление величины, учитывающей поляризацию падающего на образец излучения. Такая операция должна проводиться для каждой измеряемой длины волны.

Таким образом, вся совокупность действий, составляющих способ, должна быть следующей.

Поверхность исследуемого образца облучают монохроматическим излучением, последовательно поляризованным параллельно и перпендикулярно плоскости рассеяния,

Рассеянное от исследуемого образца излучение регистрируют во всем интервале углов р рассеяния последовательно для параллельной и перпендикулярной составляющей излучения.

На предметном столике выставляют фторопластовую пластинку, ставят штангу приемника на просвет и измеряют величину В, определяющую преобладание излуче- ния с перпендикулярным состоянием поляризации над параллельным.

Все полученные данные запоминаются в микро-ЭВМ, а искомая индикатриса силы света для естественного облучения вычисляется по формуле

Ff JllЈl±MЈlA-B h(-11 +А-В

5

0

0

5

- индикатрисы силы света при облучении объекта излучением соответственно с пер- пендикулярным Ii(p) и с параллельным 1ц (у) состоянием поляризации, нормированные соответствнено на значение силы света Ii (ро ) и In ( уь ) при угле нормировки Ро .

& i / „ - отношение силы света с

li (Р°)

параллельной и перпендикулярной поляризацией освещающего пучка при угле нормировки;

В - величина, определяющая

loll

преобладание в освещающем пучке излучения с перпендикулярным состоянием поляризации над параллельным.

Индикатрису силы света F ( р) можно также получить, создав естественное освещение непосредственно после источнка излучения, например, поставив за лампой

р. накаливания идеальный деполяризатор (фторопластовую пластинку). Однако это не всегда удобно, так как такая схема сильно теряет в.светосиле (фторопластовая пластинка толщиной 2 мм ослабляет излучеп ние на 3-4 порядка).

Способ может найти широкое применение в оптической метрологии при определении рассеивающих свойств шероховатых отражающих и прозрачных объектов, может

ц быть использован при дистанционном зондировании плоских земных и водных поверхностей для определения их яркости в данном направлении, а по значению яркости можно определять цветовые параметры

Г) объекта (цвет естественной природной поверхности может служить показателем ее чистоты или загрязнения, цвет поля дает информацию о состоянии зрелости посевов и т.д.).

ц Способ отличается от других тем, что дает характеристики объектов для естественного (солнечного, дневного) освещения, что позволяет его использовать для определения угловых характеристик как природных, так и искуственно созданных объектов без применения источника излучения (для освещения в естественных условиях используется дневное солнечное излучение).

Повышение точности достигается за счет того, что облучение осуществляется

двумя ортогональными видами поляризации, а затем с учетом двух ортогональных состояний поляризации облучающего пучка рассчитывают индикатрисы силы света для условия облучения естественным пучком,

что позволяет исключить влияние частичной поляризации, вносимой спектральным прибором и источником излучения.

Величина погрешности за счет влияния этих факторов в спектральном интервале 0,38-1,1 мкм составляет величину-И 5-25% для разных длин волн. Она определяется при сравнении численных значений индикатрис силы света стекла МС-20, полученных поредлагемым и известным способами.

Формула изобретения Способ определения индикатрисы рассеяния естественного излучения плоскими рассеивающими объектами, заключающий- ся в том, что направляют на поверхность образца по нормали с ней излучение, регистрируют отраженное излучение в заданном интервале углов рассеяния вычисляют индикатрису рассеяния, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения точности определения индикатрисы, дополнительно измеряют интенсивности составляющих освещающего естественного излучения с перпендикулярным и парал- лельным направлениями вектора поляризации loi и 1ои соответственно, а на поверхность образца направляют последовательно излучение, поляризованное перпендикулярно и параллельно относительно плоскости отражения, регистрацию отраженного излучения проводят для двух указанных типов поляризации, а индикатрису рассеяния F ( р) естественного излучения вычисляют из выражения:

F ГгпУ- f(p) fi( h(1 +АВ

W ()#&

fll MЈ

Jll(fPo)

- индикатрисы рассеяния для излучения с перпендикулярным и параллельным направлениями поляризации соответственно;

Ii (р ) , In (р У- интенсивности отраженного излучения с перпендикулярным и параллельным направлениями поляризации соответственно;

(fa - угол нормировки, принадлежащий заданному интервалу углов отражения

Рл - 1и() Ii(V°)

В

J°L

lol

Изобретение относится к оптическим методам измерения рассеивающих свойств плоских отражающих объектов. Цель изобретения - повышение точности определения индикатрисы. Суть изобретения заключается в том, что измерение проводят для излучения двух ортогональных поляризаций, предварительно определив соотношение указанных направлений поляризации в естественном излучении, индикатрису рассеяния которого необходимо измерить. Вычисление искомой индикатрисы проводят по математическому выражению, приведенному в формуле изобретения. 1 ил.