Устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах Советский патент 1980 года по МПК G01B9/21 

1

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для изучения неоднородностей в прозрачных средах, например обтекания моделей в газодина- 5 мйческом эксперименте.

Известно устройство для изучения неоднородност.ей в прозрачных средах, содержащее осветитель с источником белого света, конденсатор с диафраг- мой, коллимирующий объектив, две объективные голограммы со взаимно перпендикулярными штрихами, приемный объектив, четыре фильтра различных цветов и регистрирующую систему с 5 визуализирующей диафрагмой, выполненную в виде крестообразного ножа.Это устройство позволяет определить направление и величину градиента показателя преломления. Направление гра- 2 диента показателя преломления определяют по цветовым оттенкам, которые получают в результате смещения цветов (красного с желтым, желтого с зеленым и т.д.). Величину градиента 25 можно определить путем измерения интенсивности цветового оттенка l .

Следует отметить, что точность определений направления градиента мала, так как близкие цветовые оттен-Ю

ки, характеризующие разные по направлению градиенты, плохо различаются глазом. Еще труднее точно определить величину градиента, поскольку нужно измерять интенсивность различных цветовьк оттенков и сравнивать с эталоном. Таким образом, точность определения величины и направления градиента показателя преломления недостаточна, что ограничивает область применения устрюйства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах, содержащее осветитель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, голограмму и приемную часть, включающую приемный, объектив, визуализирующую диафрагму и регистрирующую систему. В устройстве основание диспергирующего элемента (призмы) параллельно штрихам голограммы. В этом случае диспергирующий элемент расширяет или су :ает дисперсию голограммы, что позволяет изменять чувствительность теневого метода 2 , Цель изобретения - повышение точ- .ности и расширение области применения устройства. Для достижения цели в устройстве для исследования неоднородностей в прозрачных средах, содержащем освети тель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, объективную голограмму и приемную часть, включающую приемный объектив, визуализирующую диафрагму и регистрирующую систему, диспергирующий элемент установлен вплотную к плоскости голограммы, основание диспергирующего элемента перпендикулярно штрихам голографической решетки, вблизи фокальной плоскости приемного объектива установлена диафрагма с возможностью перемещения, а в фокальной плоскости приемного объектива в первых порядках дифракции установлены две щели, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны. На чертеже приведена принципиальная оптическая схема устройства. Устройство содержит источник белого света 1, конденсор, состоящий из двух объективов 2 и 3, диафрагму 4, выполненную в виде квадрата, объектив 5, формирующий параллельный пу чок света, освещающий диспергирующий элемент, например призму б, и объектную голограмму 7. Световой пучок диспергированный на призме 6 и на объективной голограмме 7, фокусируется объективом 8, в фокальной плос кости которого образуется два спект рально окрашенных изображения диафрагмы 4. Диафрагма 9, расположенна вблизи фокальной плоскости объектив 8, перекрывает один из порядков дифракции света, а другой пропускает Две щели 10, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны, ус тановлены в фокальной плоскости объ ектива 8 в ± первых порядках дифракции света на голограмме 7. Регистри рующая среда 11 с помощью объектив.а 8 оптически сопряжена с плоскостью (голограммы 7. Пусть на голограмме 7 зарегистри рована прозрачная неоднородность, отклоняющая лучи в произвольном направлении. Так как дисперсия призмы 6 направлена перпендикулярно диспер сии голограммы, то результирующая д персия в фокальной плоскости объект ва 8 имеет вертикальную и горизонта ную составлякицие. Пусть подвижная д афрагма 9 пропускает тот порядок ди фракции, в котором кромки щели уста новлены перпендикулярно.направлению дисперсии объектной хчэлограммы, а другой перекрывает. В этом случае визуализируется горизонтальная сост лякхцая градиента показателя преломения прозрачной неоднородности.Разной величине составляющей соответствуют различные смещения цветного изображения осветительной диафрагмы 4 относительно визуализирующих щелей 10, что приводит к появлению цветов, соответствующих этим смещениям.Полученная цветная теневая картина фиксируется на фотопленку 11. Затем диафрагма 9 перемещается таким образом, что перекрывает этот порядок дифракии и открывает тот, в котором визуализирующие кромки щели установлены параллельно направлению дисперсии объектной голограммы. Это позволяет регистрировать величину вертикальной составляющей градиента показателя преломления. Полученная цветная теневая картина также фиксируется н& фотопленку. Используя две цветные теневые картины, по. которым определяется величина проекций градиента, и график, построенный с помощью эталонной голограммы, по осям ОХ и OY которого нанесены цвета и соответствукяцие им величины проекций градиента показателя преломления, можно определить величину и направление градиента путем графического построения. Так как направление проекций градиента показателя преломления точно определяется визуализирующими кромками щелей (перпендикулярно этим кромкам), а величина с большой точностью определяется по цвету в каждой точке возмущенного поля, то и вектор градиента показателя преломления определяется с высокой степенью точности. Таким образом, предлагаемое устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах позволяет повысить точность определения величины и направления градиента показателя преломления и расширить область применения устройства. Формула изобретения Устройство для исследования неоднородностей в прозрачных средах,содерхсащее осветитель с источником белого света, конденсором с диафрагмой и коллимирующим объективом, диспергирующий элемент, голограимму и приемную часть, включающую приемный объектив, визуализирующую диафрагму и регистрирукнцую систему, отличающеес я тем, что, с целью повыиения точности и расширения области применения, диспергирующий элемент установлен вплотную к плоскости голограммы, основание диспергирующего элемента перпендикулярно штрихам голографической решетки, вблизи фокальной плоскости приемного объектива установлена диафрагма с возможностью перемещения, а в фокальной плоскости приемного объектива в + первых порядках дифракции

установлены две щели, визуализирующие кромки которых взаимно перпендикулярны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 616849, кл.С 01 в 9/021, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2564592/25,

кл.С 01 В 9/021, 1978 (прототип).