Інтерференційний спосіб визначення показника заломлення матеріалів і речовин

Винахід відноситься до способу дослідження фізичних і хімічних властивостей матеріалів і речовин оптичними методами і може бути використаний при неруйнівному контролі їх властивостей за значенням коефіцієнта заломлення. Відомий інтерференційний спосіб визначення показника заломлення матеріалів і речовин (див., наприклад, Иоффе Б.В. Рефрактометрические методи химии. Л. "Химия", 1974. с.232-235), що полягає в поділі оптичного когерентного випромінювання на зондуюче і опорне випромінювання, пропущенні зондуючого і опорного випромінювань відповідно через досліджуваний і еталонний матеріал, сполученні когерентних випромінювань, що пройшли через досліджуваний об'єкт, з утворенням інтерференційної картини, визначенні показника заломлення досліджуваного матеріалу чи речовини за зсувом інтерференційної картини. Недоліком способу є невисока точність виміру показника заломлення протяжних середовищ, наприклад, кювет з досліджуваною речовиною, через неоднозначність інтерференційної картини, якщо різниця фаз зондуючого і опорного випромінювань перевищує p радіан (180°). Відомий інтерференційний спосіб визначення показника заломлення матеріалів і речовин (див., наприклад, Нагибина Н.М. Интерференция и дифракция света - Л.; Машиностроение, 1985, с.186-188), що полягає в зондуванні досліджуваного середовища оптичними коливаннями двох і більш довжин хвиль, порівнянні цілих і дробових частин порядків інтерференції кожної з довжин хвиль і визначенні показника заломлення за зміною довжини шляху опорного випромінювання, при якому збігаються дробові частини інтерференційних смуг. Неоднозначність фазових вимірів при різниці фаз Dj > p досягається підбором цілих частин порядків інтерференції, які забезпечують збіг дробових частин по всіх довжинах хвиль, що безпосередньо виміряються. В якості істинного порядку вибирають такий цілий порядок, для якого розходження розрахункових і виміряних дробових частин мінімальні для всіх довжин хвиль. Недоліком способу є невисока точність визначення показника заломлення, тому що абсолютного збігу дробових частин по всіх довжинах хвиль домогтися важко. Останнє зв'язано з тим, що дробові частини вимірюються з деякими похибками. Крім того, використання оптичних коливань різних частот неминуче викликає появу додаткових похибок, за рахунок дисперсії показника заломлення досліджуваного середовища. Відомий також інтерференційний спосіб визначення показника заломлення матеріалів і речовин (а.с. СРСР №739986, МПК G01N21/46, 1980), що полягає в поділі оптичного когерентного випромінювання на зондувальний і опорний пучки, сполученні зондувального пучка, що пройшов досліджуване середовище, і опорного пучка, що пройшов еталонне середовище, з утворенням інтерференційної картини, перетворенні за допомогою фотоприймача інтенсивності інтерференційної смуги в обраній крапці картини в електричну напругу, зміні частоти оптичного випромінювання і визначенні показника заломлення за формулою. Відомий спосіб передбачає виключення еталонного середовища і зміну частоти випромінювання до одержання первісної різниці фаз. В результаті виконання зазначених операцій одержують співвідношення æl l ö l n1ç - 0 ÷ = n2 , çc c ÷ c 0 ø è де l і l0 - оптичні шляхи, пройдені відповідно в контрольованому і еталонному середовищах; с і c0 - швидкість поширення випромінювання в контрольованому і еталонному середовищах; n 1 i n 2 - значення двох частот оптичного випромінювання при вимірі однієї і тієї ж різниці фаз. З цього співвідношення визначають швидкість с поширення випромінювання в контрольованому середовищі: n - n2 l c= 1 × × c0 n1 l0 і показник заломлення цього середовища n1 l n= × 0 × n 0, n1 - n 2 l де n0 - показник заломлення еталонного середовища. Однак при виборі довжини шляху в прозорій пластинці (еталонному середовищі) l0 виникають принципові труднощі в частині забезпечення необхідної товщини і показника заломлення. Згідно відомого способу для виключення неоднозначності фазових вимірів зміна різниці фаз D j0 при виключенні еталонного середовища повинна бути значно менше одного фазового напівциклу в p радіан (D j0