Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД - Патент РФ 2045039
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: одновременно регистрируют положения двух светоконтрастных границ, возникающих как при отражении от исследуемой среды, так и от границы двух частей призмы с показателем преломления n1 и n2, причем nи<n>2<n>1, где nи показатель преломления исследуемой среды, при этом соединение двух частей призмы производят так, чтобы их граница оставляла тупой угол относительно базовой плоскости первой призмы, а показатель преломления исследуемой среды nи вычисляют по формуле nи= n1·sin(arcsin n2/n1+γ), где γ разность в угловом положении светоконтрастных границ. 3 ил. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2045039
Класс(ы) патента: G01N21/43
Номер заявки: 5032996/25
Дата подачи заявки: 03.03.1992
Дата публикации: 27.09.1995
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт оптического приборостроения для народного хозяйства и любительской кинофотоаппаратуры Всесоюзного научного центра "ГОИ им.С.И.Вавилова"
Автор(ы): Морозов В.Н.; Васильева И.С.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт оптического приборостроения для народного хозяйства и любительской кинофотоаппаратуры Всесоюзного научного центра "ГОИ им.С.И.Вавилова".
Описание изобретения: Изобретение относится к технической физике, предназначено для измерения показателя преломления n конденсированных сред и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известны способы измерения показателя преломления, основанные на методе предельного угла [1] Эти способы отличают относительно невысокие требования к оптическому качеству исследуемых образцов и простота измерительных схем. В качестве основной части они включают измерение положения светоконтрастной границы для света, отраженного от границы измерительной призмы нарушенного полного внутреннего отражения НПВО с показателем преломления n1 и исследуемой среды с показателем преломления n2, причем n2 < n1. По угловому положению светоконтрастной границы, характеризуемому углом полного внутреннего отражения Θкр по формуле n2 n1 ˙sin Θкр вычисляется показатель преломления исследуемой среды.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения показателя преломления [2] в котором измерение показателя преломления проводится следующим образом. Измерительную призму рефрактометра, имеющую показатель преломления n1, приводят в контакт с жидкостью с известным показателем преломления n2, поверхность контакта освещают сходящимся пучком света, регистрируют угловое положение светоконтрастной границы с помощью угломерного устройства. Так как угловое положение светоконтрастной границы в данном случае известно и составляет Θкр=arcsin (n/n1), по значению Θкр проводят калибровку угломерного устройства. Затем в контакт с измерительной призмой приводят исследуемое вещество, аналогичным образом освещают поверхность контакта, регистрируют угловое положение Θкрсветоконтрастной границы и по значению Θкр по формуле n2 n1 arcsinΘкрвычисляют показатель преломления n2 исследуемой среды.
Недостатком этого способа является необходимость периодических (один-два раза в день при постоянных измерениях) калибровок измерительного устройства с помощью образцовых средств. Кроме того, благодаря изменению температуры окружающей среды, вибрациям и изменению влажности точность измерений может снижаться неконтролируемым образом.
Задачей изобретения является повышение точности и упрощение процедуры измерений.
Для этого в способе измерения показателя преломления конденсированных сред, заключающемся в приведении измерительной призмы рефрактометра в контакт с исследуемой средой, освещение поверхности контакта расходящимся пучком света, регистрации углового положения светоконтрастной границы, образованной при отражении от границы измерительной призмы с исследуемой средой, и вычислении показателя преломления nи, дополнительно регистрируют положение светоконтрастной границы, образованной при отражении от границы двух частей измерительной призмы с показателями преломления n1 и n2, причем nи < n2 < n1, при этом части призмы соединены так, что их граница составляет тупой угол относительно базовой плоскости первой по ходу освещающего пучка части призмы, а показатель преломления вычисляют по формуле
nи n1 sin (arc sin n2/n1 +γ ) (1) где γ- разность в угловом положении светоконтрастных границ.
На фиг.1 представлена возможная схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 ход лучей в измерительной призме; на фиг.3 схема рефрактометра, работающего по предлагаемому способу.
Расходящийся пучок света, имеющий показатель преломления n1 от источника 1 проходит через часть 2 измерительной призмы, и падает на границу с исследуемой средой 3 с показателем преломления nи. После отражения от этой границы свет падает на границу со второй частью 4 измерительной призмы, имеющей показатель преломления n2, причем nи < n1< n2. Отраженный от этой границы свет через оптическую систему 5 направляется на регистрирующее устройство 6.
Освещение границы измерительной призмы с исследуемой средой производится таким образом, что критический угол Θкр1, соответствующий это границе и равный Θкр1 arc sin nи/n1, находится внутри апертуры падающего излучения А. Таким образом, внутри этой апертуры образуется первая светоконтрастная граница, соответствующая углу Θкр1, отмеченная на чертеже штриховкой. Затем световой пучок падает на границу раздела двух частей призмы и отражается от нее. При этом показатель преломления двух частей призмы и угол наклона β измерительной плоскости части 2 призмы и плоскости контакта частей 2 и 4 призмы выбираются таким образом, чтобы критический угол падения для этой границы Θкр'' также находился внутри апертуры падающего излучения. Благодаря этому образуется вторая, опорная светоконтрастная граница, положение которой определяется величинами n1, n2 и β и известно исследователю. Таким образом, апертура регистрируемого излучения будет ограничена двумя светоконтрастными границами, положение одной из которых известно и может служить началом отсчета, и второй, положение которой определяется значением показателя преломления исследуемого вещества. По разности угловых положений светоконтрастных границ γ по формуле (1) вычисляется показатель преломления исследуемой среды.
Для обеспечения рационального положения опорной светоконтрастной границы на краю апертуры используемого излучения (что позволяет использовать в максимальной степени апертуру излучения для регистрации положения подвижной светоконтрастной границы, формируемой отражением на границе призмы с исследуемым веществом) необходимо провести расчет значения угла β (см. фиг.2) в зависимости от значений А и nи.
Пусть апертура А источника позволяет охватить диапазон значений показателей преломления исследуемой среды от n'и до n''и т.е. Aarcsin arcsin . Пусть nи (n''и nи)/2. Наиболее благоприятной для измерения будет ситуация, когда используется весь диапазон углов в апертуре А. Для этого опорная светоконтрастная граница, формируемая при отражении на границе двух частей призмы, должна находиться вблизи угла
Θэ=arcsin.
Расчет положения опорной светоконтрастной границы.
Пусть угол падения света на исследуемую среду Θi, тогда на фиг.2 видно
γ= Θi; α= 90 β
ρ= γ-α Θi 90 + β (2)
Угол отражения от границы двух частей призмы
Θф 90 ρ= 180 Θi -β (3) и, следовательно, угол между I и II частями призмы
β= π- Θф Θi, так как максимальное значение Θi
Qi max=arcsin, а значение угла полного внутреннего отражения для границы двух частей призмы
ΘФПВО arc sin n2/n1. Следовательно, для угла β получим
β=π-arcsin arcsin.
Способ осуществляется следующим образом.
Свет от источника 1 света ( λ= 589 нм) через диафрагму 7 и конденсатор 8 падает на границу раздела измерительной призмы с исследуемой средой 3 в апертуре углов А 20о. После отражения от границы с исследуемой средой свет падает на границу со второй частью 4 измерительной призмы. После отражения от границы свет проходит через оптическую систему 5 и падает на регистрирующую систему 6 (линейка ПЭС, 500 элементов разложения). Измерительная призма выполнена из стекла ТК4 (часть 1) с nе 1,61381, часть 2 из стекла К8 с nе 1,51829. Угол β= 56о.
В качестве исследуемой среды был взят раствор едкого натра. Положение первой светоконтрастной границы, отвечающей отражению от исследуемой среды, было зарегистрировано для угла падения Θi 56,451о. Положение второй светоконтрастной границы, отвечающей отражению от границы двух частей призмы, зарегистрировано для угла падения Θф 70,208о. Таким образом, согласно формулам (1, 2) для показателя преломления исследуемой среды получим n 1,34411.
Средняя квадратичная погрешность определения показателя преломления предложенным методом составляет ±8 ˙10-5, что вполне удовлетворительно для приборов подобного класса.
В таблице приведены результаты ряда измерений для растворов NaOH различных концентраций.
Как видно из таблицы, предложенный способ обеспечивает большую точность. Кроме того, значительно экономится время измерений (порядка 1-2 ч в день) за счет отказа от периодических проверок прибора.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД, заключающийся в приведении измерительной призмы рефрактометра в контакт с исследуемой средой, освещении поверхности контакта расходящимся пучком света, регистрации углового положения светоконтрастной границы, образованной при отражении пучка света от границы измерительной призмы с исследуемой средой, и выполнении показателя преломления nи исследуемой среды, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют угловое положение светоконтрастной границы, образованной при отражении от границы двух частей измерительной призмы с показателем преломления соответственно n1 и n2, причем nи<n>2<n>1, при этом части призмы соединены так, что их граница составляет тупой угол относительно базовой плоскости первой по ходу освещеающего пучка части призмы, а показатель преломления вычисляют по формуле
nи=n1·sin(arcsinn2(n1+γ),
где γ разность угловых положений светоконтрастных границ.