Спосіб вимірювання дисперсії двопроменезаломлення

Изобретение относится к оптическим измерениям, в частности к интерференционным измерениям двулучепреломления. Среди оптических способов измерения двулучепреломления кристаллов известны способы, основанные на анализе интерференционной картины, получаемой при взаимодействии поляризованных в перпендикулярном направлении волн внутри кристалла, помещенного в систему скрещенных поляризатора (П) и анализатора (А), причем ось кристалла повернута под углом 45° к оси поляризатора [1-4]. Двулучепреломление определяется из формулы Δn(l) = klк/d, где d - толщина кристалла, l k и к - длина волны и порядок интерференционного минимума. Основной задачей известных способов является правильное определение порядковых номеров интерференционных полос. Известен способ, в котором проводят измерения в далекой ИК-области и из предположения Δn = const и эквидистантности расположения максимумов (минимумов) экстраполяцией определяют порядки полос интерференционной картины [1]. Однако, данный способ неприемлем для целого ряда кристаллов для которых не выполняется условие эквидистантности экстремумов, что приводит к ошибочному определению их порядков и, как следствие, значительной погрешности в определении Δn. Наиболее близким техническим решением является способ, при котором порядки в спектре определяются из анализа динамического поведения спектра двулучепреломляющей интерференции при варьировании толщины исследуемого образца [3]. При этом сначала записывают спектр двулучеп-реломляющей интерференции у кристалла с толщиной d. Затем выбирают в спектре К-й минимум (максимум) и отслеживают его смещение по спектру при постепенном стачивании образца. Далее подбором толщин или экстраполяцией определяют изменение толщины Dd необходимое для смещения К-го минимума (максимума) до положения К-1 минимума (максимума), а порядок К определяют, решая систему уравнений Наряду с высокой точностью измерения Δn(l), прототип имеет ряд существенных недостатков. Вопервых, требование прецизионных измерений толщины кристалла, особенно в случае наличия у него значительного двулучепреломления. Во-вторых, необходимость многократного извлечения образца из лабораторной системы, что затрудняет воспроизводимость. В-третьих, механическое повреждение исследуемого образца, что зачастую неприемлемо. И, наконец, невозможность его использования для тонких плоскопараллельных пластинок, у которых оптическая ось направлена перпендикулярно плоскости скола. В основу изобретения поставлена задача повысить надежность определения порядков интерференционных полос и расширение числа объектов, у которых возможно определение дисперсии двулучепреломления, в частности, за счет образцов у которых оптическая ось направлена перпендикулярно плоскости скола. Поставленная задача решена тем, что в предлагаемом способе измерения дисперсии двулучепреломления, заключающемся с том, что свет от источника направляют через монохроматор и поляризатор на исследуемый кристалл и анализатор и регистрируют блоком регистрации оптическую разносторонность хода перпендикулярно -поляризованных компонент, согласно изобретению кристалл устанавливают на поворотном столике и спектры двулучепреломляющей интерференции записывают при наклонном падении излучения и разными углами наклона (φ1 ,φ2). Углы наклона (φ1, φ2 ) , т.е. углы между направлением распространения излучения и оптической осью кристалла выбирают таким образом, чтобы разность между ними (Dφ) соответствовала изменению на 1 выбранного в спектре К-го экстремума (минимума или максимума). Условие интерференции для двух случаев наклонного падения может быть записано откуда легко определить порядок где Δn1 и Δn1 - двулучепреломление кристалла в направлении составляющем угол φ1 и φ2 с оптической осью кристалла, Δn1 - двулучепреломление кристалла перпендикулярно оптической оси, φ1 и φ2 - длина оптического пути пройденного лучом внутри кристалла, определяемая из закона Снелля d - толщина кристаллической пластинки, φср - средний показатель преломления. Таким образом уравнение (3) может быть переписано где коэффициент при Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что определяемые порядки в спектрах двулучепреломляющей интерференции являются функцией угла между оптической осью и направлением распространения возбуждающего излучения, а не толщины исследуемого образца. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". В отличие от известного решения [3], где для получения информации о дисперсии двулучепреломления необходимо механическое воздействие, частичное разрушение образца, данный способ является бесконтактным, неразрушающим. Во-вторых, в отличие от многократного записывания спектров двулучепреломляющей интерференции при различных d в прототипе, в данном способе достаточно записи одного спектра и определения угла Dφ соответствующего уменьшению К-го порядка на 1. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". На фиг. 1 схематически показан ход лучей в плоскопараллельной пластинке при наклонном падении излучения (φ1 ,φ2) - углы преломления лучей в пластинке, d1, d2 - оптическая длина пути, пройденная лучом внутри кристалла). Блок-схема известного устройства, на котором реализуется способ, представлена на фиг. 2 [4]. Предлагаемый способ измерения дисперсии двулучепреломления реализован следующим образом. Свет от источника 1 разлагается в спектр спектральным прибором (призменным или решеточным) 2 и проходит через систему последовательно расположенных вдоль оси поляризатора 3, фокусирующих линз 4, 7, анализатора 6 фотоприемника 8 в которую включается поворотный столик с кристаллом 5 толщиной d. Поляризатор и анализатор скрещены, оптическая ось кристалла не лежит в плоскости пластинки. Вращением поворотного столика определяется направление оптической оси или ее проекции в плоскости распространения излучения, что соответствует отсутствию интерференционной картины и фиксируется соответствующий угол Q 1 лимбом поворотного столика. Далее, поворотом столика до угла Q 2 выставляется угол j1 = Q 2 - Q 1 между оптической осью и направлением распространения луча. Регистрация и запись спектра возникшей при этом двулучепреломляющей интерференции проводится блоком регистрации 9 и самопишущим устройством 10. Выбрав в спектре К-й экстремум (максимум или минимум) поворотом столика до угла Q 3 : j1 = Q 3 - Q 1 добиваются его смещения в положение К-1 экстремума. Порядки экстремумов в спектре определяют исходя из (5) и дисперсия двулучепреломления определяются окончательно из Использование предлагаемого способа измерения дисперсии двулучепреломления обеспечивает неразрушающий характер измерений и надежное определение порядков интерференционный полос для случаев, когда использование известных способов невозможно, вследствие чего расширяется количество объектов, у которых корректно могут быть исследованы двулучепреломляющие свойства. Предлагаемый способ может быть реализован в научных исследованиях, а также в оптико-механической промышленности для экспресс-анализа дисперсии двулучепреломляющих свойств у широкого класса анизотропных оптических материалов.