Поляризационные приборы

Московскийордена Ленина,ордена Октябрьской
Революции иордена ТрудовогоКрасного Знамени
ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.Э.Баумана.

________________________________________________

ФакультетРЛ

КафедраРЛ3

Реферат
подисциплине

"Поляризационные
приборы"

студентки

СальниковойЛюбови Юрьевны

группаРЛ 3-101.

Преподаватель

ЗубаревВячеслав Евгеньевич

Введение

Поляризационныеприборы основанына явленииполяризациисвета и предназначеныдля полученияполяризованногосвета и изучениятех или иныхпроцессов,происходящихв поляризованныхлучах.

Поляризационныеприборы широкоприменяют вкристаллографиии петрографиидля исследованиясвойств кристаллов;в оптическойпромышленностидля определениянапряженийв стекле; вмашиностроениии приборостроениидля изученияметодом фотоупругостинапряженийв деталях машини сооружений;в медицине; вхимической,пищевой, фармацевтическойпромышленностидля определенияконцентрациирастворов.Поляризационныеприборы получилираспространениетакже для изученияряда явленийв электрическоми магнитномполе.

Приборыдля определениявнутреннихнатяжений

Т-образныеустановки МИСИ

Т-образныеустановки МИСИпредназначаютсядля изучениядеформацииметодом оптическичувствительныхпокрытий.

В полярископахТ-образноговида (рис. 1) светот источника1 проходитполяризатор2, отражаетсяот полупрозрачногозеркала 3, проходитоптическичувствительноепокрытие 4 и,отразившисьот поверхностиобразца 5, входитв анализаторнуючасть установки.Она содержитанализатор8, сменные компенсатор6 и пластинку,7 в 1/4 волны и экранполярископа9.

Рис. 1. СхемаТ-образногополярископа

Если измерениепроводитсяв точке по методукомпенсации,то перед анализаторомустанавливаюткомпенсатор.При фиксацииизохроматическойкартины по полюперед анализаторомустанавливаютпластинку в1/4 волны.

В соответствиисо схемой,представленнойна рис. 1, разработанаТ-образнаяустановка (рис.2), получившаянаименованиеотражательногополярископа.

Рис. 2.ОтражательныйполярископМИСИ по Т-образнойсхеме.Источниксвета 1 (лампаДРШ-250) с помощьюконденсора2 проецируетсяна диафрагму4 (диаметр отверстия2 мм), помещеннуюв фокусе объектива8.

Для снижениявлияния инфракраснойрадиации источникав схему введентеплофильтр3. Расходящийсяплоскополяризованныйсветовой потокпосле диафрагмы4 проходитполяризатор5, пластинку 6в 1/4 волны, светофильтр7 и попадает наобъектив 8 (фокусноерасстояние300 мм). После объективасвет параллельнымпучком проходитдве полупрозрачныепластины 9 и10, оптическичувствительноепокрытие 11 ипопадает наобразец 12. Послеотражения вобратном ходесвет попадаетв анализаторнуючасть установки,где объективом13 фокусируетсяна диафрагму16. Поляризацион­наякартина последополнительногосветофильтра14 и анализатора15 рассматриваетсяна экране полярископаl7.

Рис. 3. СхемаV-образногополярископа

К установкамданного типаотносятся такжеотражательныйполярископOП-2, переносныймалогабаритныйполярископОП-3 и др.

V-образныеполярископы

V-образныеполярископыиспользуютсядля тех же целей,что и Т-образные.В полярископахV-образноговида (рис. 3) естественныймонохроматическийсвет от источника1 проходитполяризатор2, становясьпри этомплоскополяризованным.Проходя пластинку3 в 1/4 волны и оптическичувствительноепокрытие 4, светотражаетсяот объектаисследования5 (от пластическидеформируемогообразца), проходитвторую пластинку6 в 1/4 волны, анализатор7 и образуетизохроматическуюкартину наэкране полярископа8.

Для получениякартины хорошегокачества варьируетсятолщина покрытия4 (в пределах0,5 — 1,5 мм и угол aмежду оптическимиосями поляризаторнойи анализаторнойчасти (в пределах6°ё15°)

Рис. 4. СхемакруговогополяриметраСМ

Освещениеобъекта можетосуществлятьсякак параллельным,так и расходящимсяпучком поляризованногосвета.

Приборыдля определенияугла поворотаплоскостиполяризации

КруговойполяриметрСМ

КруговойполяриметрСМ (рис. 4) предназначендля определенияугла поворотаплоскостиполяризациив жидких оптическиактивных веществах.

Осветитель1 (лампа накаливанияили натриеваялампа ДНаО140)устанавливаетсяв фокальнойплоскостиоптическойсистемы 8. Вконструкцииузла осветителяпредусмотреныподвижки дляустановки нитинакала лампына оптическойоси. При работес лампой накаливанияперед оптическойсистемой 3 вводитсяжелтый светофильтр2. Параллельныймонохроматическийпучок лучей,выходящий изсистемы 3, проходитчерез поляризатор4 (поляроид,заклеенныймежду двумястеклами), кварцевуюпластинку 5,создающуюсовместно споляроидомполутеневуюкартину с тройнымполем зрения,и кварцевуюкювету 6 с исследуемымраствором.Обычно длинакюветы выбираетсятакой, чтобыконцентрации10^-3 кг/см³соответствовалугол поворотаплоскостиполяризацииy= 1°.

Послекюветы расположенанализатор7, аналогичныйполяризатору4, и телескопическаясистема, состоящаяиз объектива10 и окуляра 11,через которыйведется наблюдениепри уравниванииосвещенностейчастей полязрения.

Отсчетосуществляетсяпо градуснойшкале 8 неподвижноголимба (с оцифровкойот 0°до 360°)с помощью двухдиаметральнопротивоположныхнониусов 9 (шкалынониусов имеютпо 20 делений;цена одногоделения 0,05°).Из показанийдвух нониусовберут среднеезначение (дляучета эксцентриситеталимба). Отсчетснимается принаблюдениилимба и нониусачерез лупы 12.

Автоматическийспектрополяриметр

Рис. 5. СхемаавтоматическогоспектрополяриметраАвтомати­ческийспектрополяриметр(рис. 5) предназначендля измеренияугла поворотаплос­костиполяризациив диапазонедлин волн 0,24ё0,60мкм.

Источниксвета 1 сменный— лампа накаливанияпри работе ввидимой частиспектра и ртутнаялампа сверхвысокогодавления дляизмерения вультрафиолетовойобласти. Излучениеот лампы 1 проходитчерез двойноймонохроматор2 (с зеркальнойоптикой и кварцевымипризмами), попадаетна электромеханическийполяризатор-модулятор4, проходитисследуемыйобразец 5, анализатор6 и попадает нафотоумножитель7.

В зависимостиот угла междунаправлениямиколебаний,пропускаемыхполяризатороми анализатором,меняется частотапеременнойсоставляющейпотока, попадающегона фотоумножитель.

Сигнал,преобразованныйв электрическийи усиленныйв усилителе8, питает управляющуюобмотку реверсногодвигателя,который черезредуктор вращаетанализатор6 до тех пор, покаиз сигнала неисчезнет перваягармоника.Вращение анализаторарегистрируетсяна самописец3, связанномпередающимустройствомсо шкалой длинволн монохроматора.

С помощьюописанногоприбора измеряетсявращательнаядисперсияобразцов споглощениемдо 80%. Пределизмеряемыхуглов вращения±2°.

Списокиспользованнойлитературы

1. Лабораторныеоптическиеприборы: Учебноепособие дляприборостроительныхи машиностроительныхВУЗов. Г. И. Федотов,Р. С. Ильин, Л. А.Новицкий, В.Е. Зубарев, А.С. Гоменюк.

Оглавление

Введение3

Приборыдля определениявнутреннихнатяжений3

Т-образныеустановкиМИСИ3

V-образныеполярископы6

Приборыдля определенияугла поворотаплоскостиполяризации8

КруговойполяриметрСМ8

Автоматическийспектрополяриметр9

Списокиспользованнойлитературы11

Оглавление11

Московскийордена Ленина,ордена Октябрьской
Революции иордена ТрудовогоКрасного Знамени
ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.Э.Баумана.

________________________________________________

ФакультетРЛ

КафедраРЛ3

Реферат
подисциплине

"Поляризационные
приборы"

студента

МайороваПавла Леонидовича

группаРЛ 3-101.

Преподаватель

ЗубаревВячеслав Евгеньевич

Введение

Поляризационныеприборы основанына явленииполяризациисвета и предназначеныдля полученияполяризованногосвета и изучениятех или иныхпроцессов,происходящихв поляризованныхлучах.

Поляризационныеприборы широкоприменяют вкристаллографиии петрографиидля исследованиясвойств кристаллов;в оптическойпромышленностидля определениянапряженийв стекле; вмашиностроениии приборостроениидля изученияметодом фотоупругостинапряженийв деталях машини сооружений;в медицине; вхимической,пищевой, фармацевтическойпромышленностидля определенияконцентрациирастворов.Поляризационныеприборы получилираспространениетакже для изученияряда явленийв электрическоми магнитномполе.

Приборыдля определениявнутреннихнатяжений

Большаяполяризационнаяустановка

Большаяполяризационнаяустановка (рис.1) предназначенадля исследованиянапряженийв прозрачныхмоделях деталеймашин и сооружений.

Источниксвета 1 (кинопроекционнаялампа К12 илиртутная лампаСВДШ-250) размещенв фокальнойплоскостиконденсора2 (фокусноерасстояние180 мм). Параллельныйпучок лучейпосле конденсорапроходит черезсветофильтр3, поляризатор4 (поляроид,вклеенный междузащитнымистеклами), слюдянуюпластинку 5 в1/4 волны и падаетна исследуемыйобразец 6.

Рис. 1. Схемабольшой поляризационнойустановки

После образцаобразовавшиесяв нем лучи oи e проходятвторую пластинку7 в 1/4 волны, анализатор8 (аналогичныйполяризатору7) и падают наобъектив 9 (фокусноерасстояние400 мм), которыйизображаетисточник светав плоскостиапертурнойдиафрагмы 10(ирисовая диафрагмафотозатвора;раскрытиедиафрагмы от2 до 4 мм при ртутнойлампе, раскрытиедиафрагмыполное до 20 ммдля кинопроекционнойлампы). Одновременнообъектив 9 проецируетизображениеобразца наматовое стекло15 при помощиоткидногозеркала 11 илина фотопластинку12.

Интерференционнуюкартину наблюдаютчерез защитноестекло 14 и зеркало16. Ее можно такжепроецироватьс большим увеличениемна экране 13.

Поляризатор,анализатори пластинкив 1/4 волны вращаютсяв пределах0ё90°;угол поворотаотсчитываетсяпо шкале с ценойделения 1°.Пластинки в1/4 волны можновыводить изоптическойсхемы.

Конструктивноприбор выполненв виде отдельныхузлов: осветитель,в которомсмонтированыдетали 1—5; нагрузочноеустройство,включающееобразец 6; фотокамера,содержащаязатвор с диафрагмой10 и оптическиедетали 7—9 и 11—16,рассчитаннаяна фотопластинкиразмером 13ґ18м.

Значительноеусовершенствованиепроцессаполяризационныхизмерений иповышениеточности достигаетсяпри использованииобъективныхметодов измерения.В качествепримеров приборовтакого типарассмотримсхему фотоэлектрическогополяриметра.

Фотоэлектрическиймодуляционныйполяриметр

Фотоэлектрическиймодуляционныйполяриметр(рис. 2) позволяетизмерять висследуемомобъекте разностьфаз лучей ои е,меняющуюсяво времени.

Лучистыйпоток от ртутнойлампы 1 сверхвысокогодавления проходитчерез иитерференционныйсветофильтр2 (с максимумомпропусканияпри l=0,436мкм и l=0,546мкм), поляризатор3 и исследуемыйобъект 4, ориентированныйтак, что направленияколебаний влучах ои есоставляютуглы p/4с направлениемколебаний влуче, вышедшемиз поляризатора.Выходящий изобъекта 4 эллиптическиполяризованныйсвет попадаетна пластину5, изготовленнуюиз кристаллаADP¹,вырезаннуютак, что ее плоскостиперпендикулярныоптическойоси.

Рис. 2. Схемафотоэлектрического модуляционногополяриметра

Введениепластины 5 позволяетмодулироватьпроходящийчерез нее лучистыйпоток, так какна кристаллеADP очень удобнореализоватьэффект Поккельса.При приложениик пластине 5переменногоэлектрическогонапряженияв направлении,параллельномоси лучистогопотока и оптическойоси кристалла,последнийстановитсядвухосным.Новые оптическиеоси образуютсимметричныеуглы p/4с прежнимнаправлениемоси. Следовательно,после приложениянапряженияк пластине 5проходящийчерез нее светпретерпеваетдвойное лучепреломление.Возникающаяпри этом разностьфаз пропорциональнанапряжениюэлектрическогополя и не зависитот толщиныпластины 5. Всвязи с возникающейпеременнойразностью фазэллиптическиполяризованныйсвет периодическименяет формуэллипса. Следовательно,на выходекомпенсатора6 (в схеме используетсякомпенсаторСенармона)плоскостьлинейно поляризованногосвета колеблетсяотносительносреднего положения.После анализатора11 модулированныйпоток светапопадает нафотоумножительl0. Из фотоумножителяток с основнойчастотой, соответствующейпервой гармоникесигнала, поступаетв усилитель8 и приводит вдействие сервомотор9, поворачивающийанализатор1l до тех пор, покав сигнале имеетсяпервая гармоника.Остановкасоответствуетположениюанализатора,при которомна фотоумножительпадает минимальныйпоток излучения.

Самописец7 фиксируетуглы поворотаанализатора,причем измеряемаяразность фазравна удвоенномууглу поворотаанализатора.

Погрешностьизмерениясоставляетв среднемприблизительно20'.0

Полярископ-поляриметрПКС-56

Полярископ-поляриметрПКС-56 (рис. 3) служитдля измерениядвойноголучепреломленияв стекле. Онсостоит изисточника света1 (лампа накаливания),матового стекла2, поляризатора3 (поляроид,вклеенный междустеклами), пластинки5 в 1/4 волны, анализатора6 (аналогичногополяризатору3) и светофильтра7 (на длину волны0,54 мкм).

Рис. 3. Схемаполярископа-поляриметраПКС-56Порядокизмерения наприборе следующий:скрещиваютполяризатори анализатор(отсчет по лимбуанализатора0°,поле зрениятемное); устанавливаютобразец 4 (еслион обладаетдвойным лучепреломлением,то в поле зрениянаблюдаетсяпросветление);поворачиваютанализатордо максимальногопотемненияв серединеобразца; полимбу отсчитываютугол поворотаDbанализатора.

Зная Db,можно определитьиз соотношения

где l— толщина образцав направлениипросмотра.

При l=10мм погрешностьизмерения составляет±3Ч10^-7.С увеличениемlпогрешностьуменьшается.

Переносныймалогабаритныйполяриметр
ИГ-86

Рис. 4.ПереносныймалогабаритныйполяриметрИГ-86

ПереносныймалогабаритныйполяриметрИГ-86 (рис. 4) предназначендля визуальногоисследованиянапряженногосостоянияизделий с помощьюоптическичувствительныхпокрытий. Онпозволяетнаблюдатьинтерференционнуюкартину в условияхплоской и круговойполяризациии измерятьоптическуюразность ходакак методомсопоставленияцветов, так икомпенсационнымметодом.

Источниксвета 1 (лампаСЦ-61) размещенв фокусе объектива3. Защитные стекла2, 7 и 12 предохраняютприбор от попаданияв него загрязнений.Параллельныйпучок лучейпроходитполяризационныйсветофильтр(поляризатор4), полупрозрачноезеркало 8 и,отразившисьот светоделительногослоя, падаетна оптическичувствительноепокрытие 6,нанесенноена исследуемыйобъект 5. Послеотражения отпокрытия светпопадает ванализаторныйузел прибора,проходит компенсатор9, анализатор10 (аналогичныйполяризатору4) и попадает взрительнуютрубу (сменноеувеличение2 и 10^ґ)со шкалой всовмещеннойфокальнойплоскостиобъектива 11 иокуляра 13. Передглазной линзойокуляра и выходнымзрачком 15 устанавливаетсясветофильтр14. Такая оптическаясхема получиланаименованиеТ-образнойсхемы.

Пределизмеренияоптическойразности хода— от 0 до 5 интерференционныхпорядков. Погрешностьизмерения —0,05 интерференционныхпорядков.

Габаритыприбора 400ґ400ґ800мм; масса около2 кг.

Списокиспользованнойлитературы

1. Лабораторныеоптическиеприборы: Учебноепособие дляприборостроительныхи машиностроительныхВУЗов. Г. И. Федотов,Р. С. Ильин, Л. А.Новицкий, В.Е. Зубарев, А.С. Гоменюк.

Оглавление

Введение3

Приборыдля определениявнутреннихнатяжений3

Большаяполяризационнаяустановка3

Фотоэлектрическиймодуляционныйполяриметр5

Полярископ-поляриметрПКС-568

Переносныймалогабаритныйполяриметр
ИГ-869

Списокиспользованнойлитературы11

Оглавление11

1Кристалл ADP —искусственныйодноосныйкристаллдигидрофосфатааммония (NH₄H₂PO₄).