itmo352
.pdfЗатем анализатор поворачивают вокруг оси на 180°, устанавливают на минимальную освещенность и записывают отсчет θ2 . Продолжая
вращать в том же направлении, поворачивают еще на 180°, после чего устанавливают на деление лимба, соответствующее углу отклонения,
равному θ1 −2 θ2 ± 45°. Поворачивая поляризатор, устанавливают его
на минимальную освещенность и в этом положении закрепляют. Перед каждой серией измерений двулучепреломления заготовок и
образцов оптических материалов следует проверять нулевое положение лимба анализатора. Для этого, удалив четвертьволновую фазовую пластинку, устанавливают анализатор при включенном источнике излучения на минимальную освещенность, что соответствует нулевому положению лимба. Затем вводят компенсатор, при этом освещенность наблюдаемого поля прибора не должна изменяться.
При нулевом положении анализатора по лимбу между поляризатором и компенсатором вводят испытуемый образец стекла в виде круглой или прямоугольной пластины. Размер образца стекла в направлении просмотра в зависимости от двулучепреломления должен удовлетворять требованиям табл. 4.26:
Таблица 4.26. Зависимость размера образца стекла от величины
двулучепреломления
|
|
Двулучепреломление, нм·см-1 |
Размер образца, мм, не менее |
До 3 включ. |
70 |
св. 3 " 8 " |
50 |
" 8 " 13 " |
30 |
" 13 |
4 |
Отношение сторон сечения, перпендикулярного к направлению просмотра, должно быть не менее 2:1 при просмотре в середине образца, при этом наименьший размер сторон сечения должен быть не менее 4 мм.
Если образец стекла имеет натяжения, определяющие разность хода при двулучепреломлении до 540 нм, то в середине и на краях его появляются просветления, разделенные двумя темными полосами. При этом вводят съемный светофильтр и осуществляют компенсацию поворотом анализатора. При вращении анализатора темные полосы должны перемещаться в направлении к середине до их полного слияния в середине образца.
При разности хода при двулучепреломлении более 540 нм при нулевом положении анализатора считают число N полос между
201
участком образца оптического материала, где должно быть измерено двулучепреломление, и ближайшей к нему нейтральной полосой. Поворачивая анализатор, добиваются того, чтобы в месте измерения оказалась темная часть полос (при разности хода до 540 нм) или нейтральной полосы (при разности хода более 540 нм).
Заметим, что нейтральная полоса – это темная полоса, наблюдаемая на участках образца, где разность главных напряжений равна нулю. Положение нейтральной полосы определяют в белом свете, когда другие темные полосы оказываются окрашенными, а нейтральная полоса остается темной.
При положении анализатора, соответствующем моменту компенсации, по лимбу отсчитывают угол θ его поворота в направлении измерения. Разность хода δ при двулучепреломлении
вычисляют по формуле |
|
||
δ = |
λ(360°N + 2θ) |
, |
(4.214) |
|
|||
360° |
|
|
|
где λ – длина волны, нм, N – число темных полос между нейтральной |
|||
полосой и серединой или краем образца, |
N = 0, 1, 2, K, θ – угол |
поворота анализатора.
Значения δ вычисляют для каждого случая измерения в одной точке, которые проводят не менее трех раз.
Разность хода при двулучепреломлении, рассчитанная на 1 см длины хода лучей, равна
δ0 = |
1 |
δ, |
(4.215) |
|
L
где L – длина образца стекла.
Сходимость результатов измерений разности хода, вычисленных по формуле (4.214), не должна превышать значений, приведенных в табл. 4.27:
Таблица 4.27. Сходимость результатов измерений разности хода
Разность хода при двулучепреломлении, нм |
Сходимость результатов измерений, нм |
До 100 включ. |
±3 |
св. 100 до 200 " |
±4 |
" 200 " 400 " |
±8 |
" 400 " 600 " |
±12 |
" 600 " 1000 " |
±20 |
" 1000 |
±25 |
202
Метод определения показателя двулучепреломления на фазовом поляриметре
Метод определения показателя двулучепреломления основан на измерении углов θ и ϕ, характеризующих линейно поляризованное
излучение, прошедшее через образец оптического материала.
Угол θ характеризует разность фаз колебаний электрических векторов линейно поляризованных составляющих излучения и измеряется углом поворота анализатора при компенсации возникшей разности фаз компенсатором.
Угол ϕ в соответствии с ГОСТ 23778 определяет азимут главного
направления, соответствующего наибольшему значению показателя преломления.
Для проведения измерения можно использовать фазовый координатно-синхронный полярископ-поляриметр любого типа с ценой деления шкалы отсчета углов θ и ϕ не более 0,5°. Типовая
схема фазового поляриметра представлена на рис. 4.42.
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
|
|
|
|
11 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
Рис. 4.42. Типовая схема фазового поляриметра: 1 – источник излучения, 2 –
светофильтр, 3 – конденсор, 4, 10 – диафрагмы, 5 – объектив коллиматора, 6 –
поляризатор, 7 – измеряемый образец оптического материала, 8 – компенсатор, 9 – анализатор, 11 – окуляр
Перед проведением измерения следует проверить нулевое положение лимба синхронного поворота поляризатора и анализатора. Для этого при выведенной четвертьволновой фазовой пластинке следует установить лимб синхронного поворота на нулевую отметку, анализатор – на минимальную освещенность, что должно соответствовать нулевому положению лимба анализатора. Затем следует ввести четвертьволновую фазовую пластинку и произвести синхронное вращение поляризатора с анализатором и четвертьволновой фазовой пластинкой. При этом наблюдаемое поле прибора не должно просветляться.
Размер L образца стекла в направлении прохождения излучения не ограничен. При измерении углов повороты поляризатора и анализатора следует выполнять вращением против часовой стрелки.
203
Для измерения азимута главного направления поляризатор и анализатор с четвертьволновой фазовой пластинкой синхронно поворачивают до получения минимальной освещенности на рабочем участке образца. Угол поворота ϕ отсчитывают по лимбу механизма
синхронного поворота. Для измерения разности фаз при двулучепреломлении поляризатор, анализатор и четвертьволновую фазовую пластинку синхронно поворачивают до значения угла, равного ϕ± 45°. Затем поворачивают анализатор до получения
минимальной освещенности на рабочем участке образца. Угол поворота θ анализатора отсчитывают по лимбу анализатора.
Порядок полосы следует определять числом интерференционных полос, расположенных между нейтральной полосой и измеряемой точкой образца. Целое число порядков разности фаз N может быть определено с помощью клинового компенсатора.
Отсчеты по лимбам следует снимать три раза, каждый раз повторяя измерения. За окончательный результат следует принимать
среднее арифметическое полученных отсчетов. |
|
Разность фаз определяется формулой |
|
ψ = 2(θ+180°N ). |
(4.216) |
Параметр показателя двулучепреломления |
(ГОСТ 23778) – |
проекции показателя двулучепреломления на оси, относительно которых определяют значения n1 −n2 , образующие угол ϕ с главными
направлениями, вычисляют по формуле
n11 −n12 = λ(θ+180°°N ) 10−7 (4.217) 180 L
Второй параметр показателя двулучепреломления, указывающий ориентацию главных направлений относительно осей измерения, вычисляют по формуле
n |
= |
λθ 10−7 |
sin 2ϕ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.218) |
|||||
12 |
|
360°L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
этом |
относительная |
погрешность |
измерения |
параметра |
|||||||||||||||
n11 −n12 |
определяется формулой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
(n |
− n ) |
|
|
θ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
L |
|
2 |
||||||||
|
|
11 |
12 |
|
= |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ (2tg2ϕ ϕ) , (4.219) |
|
|
n |
− n |
|
|
|
|
|
θ |
L |
|||||||||||
|
|
|
θ+180°N |
|
1 |
+ |
|
|
|
|
||||||||||
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
180°N |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
204