Рефрактометр Советский патент 1991 года по МПК G01N21/45 

сл

с

Изобретение может быть использовано для измерений показателя преломления газов и жидкостей. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности. Устройство представляет собой двойной интерферометр, образованный когерентным источником 1 света, светоделителем 2, зеркалами 3, 8 и полупрозрачной подвижной стенкой 6 кюветы 5. Скрещенные поляризаторы 4, 7 и двулучепреломляющая призма 9 обеспечивают раздельное наблюдение на счетчиках 10, 11 двух систем интерференционных полос, одна из которых связана с исследуемым веществом, заполняющим кювету 5, а другая - с ее подвижной стенкой 6. Перемещение подвижной стенки 6 кюветы 5 приводит к изменениям порядков интерференции, фиксируемым счетчиками полос 10, 11. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточных измерений абсолютных значений показателей преломления газов и жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерений и упрощение конструкции рефрактометра.

На чертеже изображена схема устройства.

Интерференционный рефрактометр содержит источник 1 монохроматического излучения, светоделитель 2, зеркало 3, поляризатор 4, кювету 5 с подвижной полу- прозрачной стенкой 6, поляризатор 7. скрещенный с поляризатором 4, зеркало 8. двулучепреломляющую призму 9 и счетчики интерференционных полос 10 и 11. Устройство представляет собой интерферометр, формирующий одновременно две системы

интерференционных полос, каждая из которых соответствует одной из двух взаимно ортогональных поляризаций, выделенных из излучения источника 1 элементами 4, 7, 9. Подвижная стенка 6 кюветы 5 может быть выполнена, например, в виде поршня.

Рефрактометр работает следующим образом.

Источник 1 испускает монохроматическое излучение, направление поляризации которого составляет произвольный угол с плоскостью чертежа. Светоделитель 2 делит световой пучок источника на два распространяющихся во взаимно перпендикулярных направлениях. Один из них отражается назад зеркалом 3 и приобретает поляризацию, соответствующую положению поляризатора 4 (например, параллельную или ортогональную плоскости чертежа). Другой пучок испытывает сначала отражение от подвижiO

VJ

GO О

N: сг

ной полупрозрачной стенки 6, а затем от зеркала 8. При этом свет, отраженный стенкой 6, имеет поляризацию исходного пучка, а свет, отраженный от зеркала 8, приобретает поляризацию, определяемую поляризатором 7, т.е. ортогональную по отношению к поляризации пучка, отраженного зеркалом 3. Как известно, свет взаимно ортогональных поляризаций не интерферирует. Все перечисленные отраженные пучки сводятся светоделителем 2 в один, направленный на двулучепреломляющую призму 9. Призма 9 выделяет из падающего на нее излучения два пучка ортогональных поляризаций, направленных под углом друг к другу на счетчики интерференционных полос 10 и 11, Она установлена таким образом, что направления поляризации исходящих из нее пучков совпадают с направлениями поляризации, задаваемыми скрещенными поляризаторами 4 и 7. В результате на одном из счетчиков полос наблюдается интерференция пучка, отраженного зеркалом 3, с соответствующей поляризационной компонентой пучка, отраженного от стенки 6, а на другом - интерференция пучка, отраженного зеркалом 8, с ортогональной к первой поляризационной компонентой отражения от стенки 6 Интерференция на первом счетчике функционально соответствует получаемой во вспомогательном интерферометре устройства-прототипа, на втором - аналогична создаваемой основным интерферометром прототипа.

При перемещении подвижной стенки 6 кюветы 5 изменяется оптическая разность хода пучков, интерферирующих на одном и другом счетчиках, что приводит к соответствующим изменениям порядков интерференции. Один из счетчиков зарегистрирует изменение порядка интерференции NI:

где ni - показатель преломления воздуха, заполняющего интерферометр;

X - смещение подвижной стенки кюветы;

Я - длина волны источника излучения.

При этом второй счетчик зарегистрирует изменение N2:

N2 2(n2-ni)x

л

где Л2 показатель преломления вещества (жидкого или газообразного), заполняющего кювету 5

По показаниям обоих счетчиков спределяется искомый показатель преломления. Им может быть либо показатель преломления воздуха - в этом случае требуется ваку- умирование кюветы, т.е. гм 1, и тогда из (1) и (2) следует:

« - N1™

+ Ж (JJ

либо показатель преломления вещест- ва, заполняющего кювету, - в этом случае показатель преломления воздуха n t должен бить известен,- тогда (1) и (2) дают:

20

N2 -+NI

гм.

(4)

Благодаря пространственному совпадению плеч основного и вспомогательного интерферометров источник погрешности Аббе устранен.

Формула изобретения Рефрактометр, содержащий источник монохроматического излучения, светоде30 литель, основной одноплечий интерферометр, содержащий два последовательно расположенных зеркала и кювету для исследуемого вещества с подвижной стенкой, перпендикулярной к оси основного интер35 ферометра, вспомогательный двуплечий интерферометр, предметное плечо которого связано с подвижной стенкой кюветы, и два счетчика интерференционных полос на выходе каждого из интерферометров,

40 отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерений, в рефрактометр введены два скрещенных поляризатора и двулучеп- реломляющая призма, при этом оптические

45 оси основного интерферометра и предметного плеча вспомогательного интерферометра совмещены, первое зеркало основного интерферометра совмещено с подвижной стенкой кюветы, один из поля50 ризаторов размещен в основном интерферометре между кюветой и вторым зеркалом, другой - в опорном плече вспомогательного интерферометра, а двулучепреломляющая призма расположена между светоделите55 лем и счетчиками интерференционных полос.

-в

.В