Способ определения показателя преломления Советский патент 1992 года по МПК G01N21/41 

сл

С

Изобретение относится к методам определения характеристик вещества, а именно к измерению показателя преломления твердых и жидких веществ. Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых веществ. Способ основан на измерении углового положения радуги первого порядка, сформированной любым телом вращения при его освещении плоской электромагнитной волной. Из-за монотонности и однозначности зависимости углового положения радуги от показателя преломления шкалу экрана, на котором регистрируется радуга, можно проградуировать непосредственно в значениях показателя преломления. Измерение дисперсии проводят по разнице угловых положений радуг, полученных на разных длинах волн. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к методам определения оптических характеристик вещества, а именно к измерению показателя преломления и дисперсии твердых и жидких веществ.

Известен способ измерения показателя преломления и дисперсии, при котором из исследуемого вещества формируют призму, затем по углу наименьшего отклонения падающего на призму луча определяют показатель преломления, а дисперсию определяют по отклонению лучей различного цвета. Однако данный метод требует большого количества вещества и шлифовки поверхностей.

Наиболее близким к изобретению является метод Джелли, в котором каплю исследуемой жидкости помещают между стеклянной подложкой и покровным стеклом, один край которого скошен под углом 45е, а показатель преломления определяют

по углу отклонения луча, прошедшего через систему.

. Недостатком метода является невозможность измерения показателя преломления твердых веществ, трудности измерения агрессивных и легколетучих жидкостей.

Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых веществ..

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения показателя преломления, заключающемся в формировании из исследуемого вещества образца, освещении образца электромагнитным излучением и регистрации рассеянного образцом излучения, образец формируют в виде тела, имеющего в одном из сечений окружность, любой из радиусов которой является нормалью к поверхности тела, регистрируют положение радуги в плоскости данного сечения и по соотношению

Ч

Ю

2

о

iro

рад л + 2 arcsin V 4 - n - I 3

- 4 arcsin V 4 - rvy

3n2 , .

определяет показатель преломления п вещества.

Кроме того, образец можно формировать в виде капли.

Для измерения твердых веществ каплю формируют из расплава твердого вещества, а затем охлаждают.

Образец также можно формировать путем заполнения жидкостью оболочки из прозрачного материала.

Радуги - это резкие максимумы интенсивности света, рассеянного каплями. Радуги возникают и при рассеянии света любым прозрачным цилиндрическим телом или таким телом, которое в некотором плоском сечении имеет окружность, любой из радиусов которой перпендикулярен поверхности тела. Примером такого тела может служить сплюснутая или вытянутая капля, ось вращения которой ориентирована вертикально, а сечение проведено в горизонтальной плоскости так, чтобы радиус окружности в сечении был максимальным. При падении плоской электромагнитной волны на поверхность цилиндра формируются несколько радуг, однако наиболее интенсивна радуга первого порядка, формируемая третьим производным лучом. Угловое положение радуги первого порядка вряд, связано с показателем преломления вещества п соотношением (1), дающим монотонную и однозначную связь показателя преломления вещества п и 0рад . Измеряя угловое положение радуги 0рад для заданного цвета (частоты излучения V ), по формуле (1), можно найти показатель преломления на данной частоте.

Проводя такие измерения в двух часто- тах v и v 2, можно определить дисперсию вещества An ru - П2, где m и П2 - показатели преломления на частотах v и vz соответственно.

Дисперсия вещества Лп щ - П2 связана со средним показателем преломления

П1 + П2

пср я и Угловои шириной радуги

А 0рад соотношением

6

дп uSpQQ

ср

-2-п

ср

UU-nyinlp-M J

0

5

0

5

0

5

0

по которому также можно определять дисперсию вещества.

Если исследуемое вещество окружено тонкой оболочкой из другого вещества, причем толщина оболочки d « r0, где гь - радиус окружности, получаемой в сечении, то влиянием оболочки можно пренебречь. Этот способ особен но важен при измерении токсичных или быстролетучих веществ.

На чертеже показан пример реализации предлагаемого способа.

Источник 1 излучения и коллиматор 2 формируют плоскую электромагнитную волну, падающую на каплю 3, свободно лежащую на горизонтальной подставке 4. Рассеянное излучение, падая на экран 5, формирует на нем цветной спектр, обусловленный радугой первого порядка. Шкала экрана может быть проградуирована непосредственно в значениях h. Линия 6 отсчетов на экране, центр капли и распространения падающего излучения находятся в одной горизонтальной плоскости.

Формула изобретения 1. Способ определения показателя преломления, заключающийся в формировании из исследуемого вещества образца, освещении образца электромагнитным излучением и регистрации рассеянного образцом излучения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых веществ, образец формируют в виде тела, имеющего в одном из сечений окружность, любой из радиусов которой является нормалью к поверхности тела, регистрируют угловое положение радуги в плоскости данного сечения #рад и по соотношению

рад п + 2 arcsin

- п -

г

- 4 arcsin V 4 - п

Зп2

определяют показатель преломления п вещества.

5 6