Способ изменения рефракции аксиально симметричных сред Советский патент 1980 года по МПК G01B9/21 G01N21/46 

Изобретение относится к интерференционным исследованиям прозрачных сред на основе голографических методов иможет найти применение в аэродинамике,5 гидродинамике, теплофизике и др.

Известен способ интерференционнЕдх измерений.показателя преломления аксиально симметричных сред. Он предусматривает получение интерфервнцион- jp ной картины с произвольной исходной настройкой, на которую наносят сечение, перпендикулярное оси симметрии среды, и определяют координаты интерференционных полос на сечение по обе j стороны от оси симметрии среды, интерполируют расстояния между интерференционными полосами, а распределение, величины показателя преломления . вдоль сечения определяют по результа-20 ту сложения обратных значений интерполированных расстояний между интерференционными полосами в выбранном сечении f .

Наиболее близким техническим реше-25 нием к предлагаемому является способ измерения рефракции аксиально симметричных сред, заключающийся в записи двух голограмм с объекта и без объекта, наложении их-друг на друга, JQ

восстановлении с голограмм интерференционной картины, определении точки отсчета, путем разворота одной голограммы относительно другой

Недостатками известного способа являются: сложность и трудоемкость, обусловленная сложностью снятия координат интерференционных полос и необходимостью определения их ширины; ограниченность числа точек, на которых проводят измерения, поскольку число интерференционных полос в исследуемой среде ограничено фиксированной исходной настройкой интерференционной картийы исследуемой среды. Кроме того, фиксированная исходная настройка не позволяет проводить качественный анализ интерференционных картин, связанный с определением границ неоднократностей в исследуемой среде, характеризующиХсй малыми градиентами плот: о сти, что ограничивает информативность исследований.

Цель изобретения - увеличение точности измерений за счет повышения информативности исследований.

Указанная цель достигается тем, что точку отсчета фиксируют при наблюдения интерференционных полос, перпендикулярных оси симметрии среды в невозмущенной ее части, путем развор та одной из голограмм относительно оси, перпендикулярной плоскости их совмещения, и при дальнейшем поворот голограммы измеряют угол разворота ее относительно точки отсчета при совпадении касательных к интерференционным полосам к выбранным сечением а искомое значение рефракции среды в точках ка сания определяют по величине yrha разворота. На фиг. 1 изобраясена схема для вос становления изображения с двух голограмм на фиг. 2 - восстановленное на экране регистратора изображение интер ференционной картины исследуемой ере ды. Для осуществления предлагаемого способа необходимо получение интерференционных картин при восстановлении с двух голограмм, одна из которых несет информацию об исследуемой среде, а другая является неискаженной дифрак ционной решеткой. Пример реализации восстановления интерференционных картин с двух голограмм представлен на фиг. 1. Схема включает в себя осветитель 1, позволяющий получать коллит шрованный пучок света 2., направленный под углом голографирования 0 к плодкости голограмм, расположенных в устройстве 3, которое предназначено для совмещения и разворота голограмм. . Коллимированный пучок света после преломления на дифференционных решет ках голограмм попадает на отображающую.линзу 4, в фокальной плоскости которой установлена диафрагма 5, устраняющая паразитные световые помехи, Отображающая линза на экране регистратора б строит изображение интерференционной картины исследуемой ереды. Настройка интерференционной картины определяется углом разворота од ной голограммы относительно другой в плоскости их совмещения. Разворот и совмещение голограмм осуществляются при помощи устройства, предназначенно го для этих целей. Строящееся на экране регистратора изображение интерференционной картины исследуемой среды состоит (фиг. 2 из невозмущенной 7 и возмущенной 8 частей. Для обеспечения проведения измерений на экран регистратора нано(Ьится ось А-А симметрии исследуемой среды, а сечение В-В, вдоль кото рого производятся измерения, отмечается н экране регистратора, перпендикулярно оси симметрии. При любой настройке интерференционной картины исследуемой среды в возмущенной ее части существует точка или несколько точек, для которых выполняется условие Еу Sin 8 (1-со5оС)+лб, где Ец - компоненты вектора рефракции вдоль сечения, перпендикулярного оси симметрии исследуемой среды; Q - угол голографирования зафиксированной голограммы; д8 - разность углов голографирования зафиксированной голограммы и голограммы с дифракционной решеткой; об - угол разворота одной голограммы относительно другой. Значение угла голографирования и разность углов голографирования являются величинами известнЕлии. Компонента вектора рефракции Ей вдоль отмеченного сечения определяется по величине угла разворота голограмм оС в точках, где касательная к какой-либо инн терференционной полосе совпадает с этим сечением. Начало отсчета угла разворота голограмм oL определяется при настройке интерференционной картины исследуемой среды в невозмущенной ее части, на интерференционные полосы, перпендикулярные оси симметрии исследуемой среды. Для расширения пределов измерения компоненты вектора рефракции Еу целесообразно иметь набор голограичм с дифракционной решеткой, имеющих вариацию по углу голографирования. В этом случае разность углов голографирования U 8 принимает значения в заранее заданном интервале -Д в ; Д 03 с определенным шагом, а выбор голограммы с дифракционной решеткой, т. е. задание значения 9 , обусловлено характером исследуемой среды.Измерения значений компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения, после определения начала отсчета по углу разворота голограмм, проводят следующим образом; на отмеченном сечении фиксируют точки с заранее известным расстоянием от этих точек до оси симметрии исследуемой среды. Число точек выбирают произвольным образом. Разворачивая голограмг с дифракционной решеткой добиваются того, чтобы касательная какой-либо интерференционной полосы, в одной из фиксированных точек, совпала с отмеченным сечением, после чего замеряют угол разворота голограмм и определяют значение компоненты вектора рефракции в этой точке. Эти операции проводят для каждой из фиксированных точек и получают распределение компоненты вектора вдоль отмеченного сечения. Зная закон распределения компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения определяют также распределение величины показателя преломления по известному соотношению ((г) - ( ) 2 - .