Показатели преломления газов, метод

Показатели преломления газов, метод экстраполяции дисперсионных формул 306 --кварца 77 [c.429]

Обычно в голографической интерферометрии прозрачных объектов изучают плавно изменяющиеся фазовые неоднородности такие, как процессы тепломассопереноса в газах и жидкостях, роста и растворения кристаллов в плазме, ударные волны, напряженные состояния прозрачных моделей, в которых происходят локальные изменения, температуры, плотности, концентрации и других параметров, приводящих к изменению показателя преломления. Этому методу, наряду с достоинствами, присущи некоторые существенные недостатки размытие и ухудшение контрастности интерференционных полос из-за изменения плоскости локализации изображения в процессе записи интерферо-граммы восстановление интерференционной картины на фоне яркого светящегося точечного источника или экрана [24—26]. [c.127]

В интерферометре Рэлея, предназначенном для измерения показателей преломления газов и жидкостей, использован, как и в опыте Юнга, метод деления волнового фронта. Источник в виде узкой щели 5 расположен в фокальной плоскости линзы (рис. 5.23). Выходящий из нее параллельный пучок идет через диафрагму с двумя щелями 51 и 5г, параллельными щели 5. Пучки света от 51 и 5г проходят через кюветы /С1 и /Сг и образуют интерференционные полосы в фокальной плоскости линзы 2. Введение кювет, содержащих исследуемые газы или жидкости, требует значительного рассто яния между 5, и 5а, вследствие чего интерференционные полосы располагаются тесно и для их наблюдения требуется большое увеличение. Для этой цели удобен цилиндрический окуляр в виде тонкой стеклянной палочки, ось которой параллельна полосам. Кюветы занимают только верхнюю половину пространства между линзами 1 и 2, а внизу свет идет вне кювет. Благодаря этому возникает вторая система интерференционных полос с таким же расстоянием между полосами, которая может служить шкалой для отсчета. Верхняя система полос сдвинута относительно нижней, так как при прохождении света через кюветы появляется добавочная разность хода Д=(п2— 1)/, где П и 2 — коэффициенты преломления веществ, заполняющих кюветы. По этому смещению определяют 2— 1- В один из пучков ставится компенсатор, с помощью которого можно добиваться, чтобы плавно изменялась оптическая разность хода, противоположная по знаку той, которая обусловлена прохождением света через кюветы. [c.248]

О1 J рассмотрения, измерить очень небольшие изменения показатели преломления. Эти методы, что-будет показано далее,, имеют принципиальное значение для оптико-физических исследований,, так как позволяют определять важнейшие физические спектроскопические характеристики объекта. Они используются главным образом для изучения явлений в разреженных газах, и парах металлов. [c.230]

Попробуем провести простую оценку чувствительности метода. Если на пути одного луча вставить в кювету длиной 1, наполненную газом с показателем преломления ni, а на пути другого — эквивалентную кювету, наполненную другим веществом с показателем преломления П2, то появится дополнительная разность хода д = Zi n,i — П2) Следовательно, произойдет сдвиг интерференционных полос. Охарактеризуем этот сдвиг дробью т, показывающей, на какую часть одного порядка интерференции сместились интерференционные полосы. Тогда Д = т Х. Измеряя сдвиг т, определим Д . Например, полосы сдвинулись на 0,1 порядка интерференции, т.е. т = 0,1. Теперь оценим Ап = Д /Zi. Обычно одна из кювет служит контрольной (проводятся относительные измерения). Для простоты будем считать 2=1 (вакуум) и определим Ап из соотношения Д = i(ni — 1) = 1 Ап. При = 10 см т = 0,1 X = 5 10" см получим Ап = т к11 = 5 10 , т.е. можно измерить изменение показателя преломления в шестом знаке после запятой. [c.223]

Так как наиболее отчетливая картина явления наблюдается в газах (парах), характеризующихся резкими линиями поглощения, то и проверку теоретических представлений лучше всего выполнять на газах, для которых, впрочем, и построение теории значительно проще. Поэтому большое значение приобрели методы исследования зависимости показателя преломления от длины волны, позволяющие [c.543]

Как правило, раз.тичны и задачи исследований объектов этих двух групп. Если исследование методами голографической интерферометрии слабых фазовых объектов ставит своей конечной целью определить по распределению показателя преломления плотность газа, концентрацию атомов и электронов, температуру и другие параметры, то применение этих методов к оптическим. элементам дает возможность проверить их характеристики на качество. [c.32]

Поскольку в газах (парах металлов), характеризующихся резкими линиями поглощения, дисперсионная картина наблюдается наиболее отчетливо, то и проверку теоретических представлений лучше всего проводить для газов, для которых, впрочем, и построение теории значительно проще. Для количественных измерений дисперсии в газах (особенно при малой плотности) применяют интерферометрические методы, позволяющие измерять небольшие изменения показателя преломления. [c.83]

При иммерсионном методе объект помещают в кювету с жидкостью или газом с показателем преломления /tj и делают первую, экспозицию голограммы. Затем кювету наполняют другим, веществом с показателем преломления Па и второй раз экспонируют голограмму. При восстановлении изображения. поверхность объекта будет покрыта сеткой интерференционных полос расстояние между которыми [c.79]

Разрешающая способность оптических методов достаточно велика, они позволяют получать качественные и количественные данные о стационарных и нестационарных процессах теплообмена и массообмена в оптически прозрачных средах, где показатель преломления света по каким-либо причинам меняется. Поэтому область возможных приложений интерференционных и теневых методов весьма разнообразна они применяются при контроле и регулировании течения прозрачных однофазных газообразных и жидких сред, многофазных сред, смесей газов, жидкостей и твердых тел на основе пространственно-временных изменений полей плотности среды. [c.276]

Для определения плотностей газов широко применяются приборы, основанные на оптических методах. Сущность этих. методов заключается в том, что показатель преломления света изменяется в зависимости от плотности газа. Если часть лучей, идущих от прямоугольного источника света "аЬ" через систему линз 1, 3, 5 и объект исследования, находящийся в рабочей камере 2, отсекается перед экраном 6 оптическим ножом 4 (рис. 7.2), то изображение на экране затемняется неравномерно. Изменение освещенности экрана пропорционально фадиенту плотности газа в рабочей камере. Измеряя степень контрастности, равную отношению добавочной освещенности за счет отключения лучей к равномерной освещенности экрана, можно определить градиент плотности. [c.137]

В последние годы исключительно широкое распространение получили оптические методы исследования различного рода физических явлений и процессов в прозрачных средах. К таким явлениям следует отнести образование скачков уплотнения в аэродинамических трубах при обтекании моделей сверхзвуковыми потоками газа, различные процессы теплообмена (свободная конвекция, термодиффузия, образование температурных полей вокруг нагретых тел и др.), деформацию фронта световой волны из-за неоднородности прозрачного исследуемого объекта, вариации показателя преломления (давления, плотности) вследствие каких-либо причин и т. д. Значительный интерес представляет определение параметров плазменных струй, а также изучение полей напряжений оптических моделей под действием приложенных к ним сил, исследование микрорельефа поверхности, структуры тонких пленок и другие вопросы. [c.3]

Таким образом, можно определить показатель преломления для любой длины волны в той области спектра, в которой данный газ прозрачен. Этот метод был предложен еще давно Дике [c.304]

Метод экстраполяции дисперсионных формул. Для большинства газов имеются данные о показателе преломления в видимой и близкой ультрафиолетовой областях спектра (см., например, [167]) и составлены интерполяционные формулы для рефракций. В качестве примера приведем формулу для [c.306]

Благодаря высокой чувствительности интерференционных методов оказывается возможным измерять малейшие разности показателей преломления, которые имеют место, например, в газах при различных температурах, давлениях, влажности и т. д., а также в жидкостях и растворах. Именно для этих це.ией они главным образом и используются. [c.470]

Количественные измерения дисперсии для проверки теории лучше производить на разреженных газах и парах металлов, так как тогда имеется возможность работать как можно ближе к центру линии поглощения. При малой плотности паров изменения показателя преломления малы, и для их измерения наилучшим является интерференционный метод крюков , предложенный Д. С. Рождественским (см. 5.6). [c.92]

Известен также иммерсионный метод получения топограмм. В этом методе исследуемый объект устанавливается в кювету, заполненную жидкостью или газом с показателем преломления п. После первой экспозиции изменяется показатель преломления и осуществляется повторное экспонирование. На этапе восстановления формируется топограмма с шириной полос [c.327]

Интерференционные методы исследования газовых потоков эффективны в том случае, когда скорость потока близка к скорости звука или превышает ее. В этих условиях становится заметной сжимаемость и возникают местные изменения плотности газа и его показателя преломления. [c.162]

Измерение показателя преломления интерферометром является относительным методом. Показатель преломления исследуемого газа или жидкости определяют по отношению к газу или жидкости с известным п. Определяя разность хода, получающуюся при проходе света через исследуемую среду с показателем преломления Пр и среду сравнения Пс, получают из ф-лы [c.358]

Небольшое изменение метода позволило Рождественскому значительно повысить точность измерений в окрестности полосы поглощения. Измененный метод получил название метода крюков. Допустим, что в одно из плеч интерферометра введено исследуемое вещество (газ или пар), а в другое — стеклянная пластинка толщины с показателем преломления Пластинка вноси г между интерферирующими пучками разность хода (п ,— 1)1 , смещая интерференционную картину вверх или вниз на расстояние (п — 1) . а. Теперь ордината к-й полосы будет определяться выражением [c.535]

РЕФРАКТОМЕТР, прибор, служащий для определения показателя преломления (см.). Определение показателя преломления имеет большое практич. значение как способ быстрого, точного и чувствительного физико-химич. анализа. Часть инструментальной оптики, трактующая методы определения показателей преломления газов, жидкостей и твердых тел, называется рефрактометр и-е и. Существующие методы для определения показателя преломления можно разделить на две основные группы. 1) Методы, оспованные на изменении направления луча при переходе из одной среды в другую сюда относятся л) разнообразные методы определения пока- [c.354]

В интерференционном методе исследуемый слой па-грс того газа помещается на пути одного из лучей в двухлучевом интерферо.нетре (обычно Маха — Цен-дера). Смещение интерференционных полос Д.ч про-норционально толщине слоя I и разности Ап показателей преломления газа и среды. Если хим. состав нагретого газа и холодной среды одинаков, то Ап возникает только за счет различия 11. В. этом случае Р = Ро [1 - - АЛ/1 ( о—1)]. 1 Де Я — длина световой волны, р , и показатель преломления хо- [c.48]

В иммерсионном методе исследуемая деталь погружается в кювету с плоским окном и гологра мма экспонируется дважды при изменении показателя преломления п иммерсиоппой жидкости или газа. При этом цена полосы [c.507]

Фазовые объекты (ударные волны в газах и в жидкостях, пламена, взрывы, плазма) исследуют, просвечивая их объектным пучком, Г. и. иозво. гяет изучать пространств, распределение показателя преломления п, к-рое, Б свою очередь, однозначно связано с прост, рансгв. распределением концентрации атомов, молекул и электронов в исследуемом объёме, В случае фазовых объектов чувствительность методов Г. и. может быть увеличена за счёт нелинейной записи голограмм и восстановления волн высших порядков. Чувствительность увеличивается также при использовании излучо1П1я с длиной волны, близкой к резонансным линиям атомов и ионов, ч за счёт многократного прохождения света через объект. [c.507]

Интерференционные методы основаны на зависимости оптической разности хода двух сходя-шлхся лучей от показателей преломления пройденных ими областей. Для когерентных лучей, прошедших одинаковые по размерам области L с показателями преломления [ и 2, оптическая разность хо-да Д / = ( I - 2)i На экране образуется интерференционная картина, т е. изображение чередующихся темных и светлых полос (рис. 6.17, 6.18). Расположение полос связано с распределением плотности в области течения исследуемой жидкости (газа) и зависит от способа настройки оптической схемы. Когерентность лучей наиболее просто обеспечивается расщеплением исходного луча от источника света полупрозрачными зеркалами или оптическими призмами. Для этих же целей в качестве источника света используются лазеры. Оптические системы, основанные на этом принципе действия, называют интерферометрами. В газо- [c.388]

Для измерения малых разностей показателей преломления двух жидкостей или газов в последнее время начали использовать метод фазового контраста, сущность которого состоит всле-дующел . Пусть имеется пластинка толщины d с показателем преломления которая имеет включения очень малых размеров с показателем преломлен11я отличным от [а. Если применить вполне когерентное освещение от бесконечно удаленной точки, то по выходе из пластпнки н из включения все лучи будут иметь одинаковые амплитуды, но фазы их будут отличаться на величину 6, которая определяется формулой [c.483]

В 1948 г. Жакино и Дюфур предложили спектрометр Фабри — Перо, в котором фотопластинка была заменена фотоэлементом (который в настоящее время представлял бы собой ФЭУ или фотодиод), расположенным за системой точечных отверстий в плоскости, совмещенной с фокальной плоскостью выходной линзы. Этот метод называется сканированием центрального пятна. Изменяя линейно во времени давление газа внутри интерферометра или смещая зеркала, поддерживаемые пьезоэлектрическими прокладками, с фото детектора мы получим сигнал, который будет пропорщюнален спектральной яркости источника излучения на той частоте, на которую в данный момент настроен интерферометр. Например, если интерферометр поместить в камеру высокого давления, содержащую газ (показатель преломления газообразного при нормальных условиях равен примерно 1,00078), то можно достичь [60] скорости сканирования 3,9 А/атм. Если при сканировании давлением область свободной дисперсии не зависит от расстояния /, то при механическом сканировании эта область увеличивается с уменьшением. Чтобы просканировать всю область дисперсии, величину необходимо изменить на Х/2. [c.566]

Для измерения спектров поглощения могут быть использованы несколько вариантов схем интерферометра Майкельсона, различающиеся по расположению кюветы с поглощающим газом [6]. Энергетическая фурье-спектроскопия — кювета размещается в сведенных вместе пучках, обычно, после световыделения. Амплитудная или асимметричная фурье-спектроскопия — кювета помещается в одном из плеч интерферометра. При работе по методу асимметричной фурье-спектроскопии восстановление спектра производится с использованием комплексного фурье-преобразования, когда вычисляется комплексный показатель преломления без привлечения какой-бы то ни было физической модели [6]. Измеряемый коэффициент поглощения образца выражается через действительную и мнимые части обратного комплексного фурье-преобразования с образцом (Р, Q) и без него (Ро, Со) [c.143]

Исследованию распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере уделяется значительное внимание в связи с широким применением лазеров в оптических системах, предназначенных для работы в земной атмосфере. Если атмосферные газы и аэрозоли вызывают преимущественно энергетическое ослабление оптического излучения, то турбулентные пульсации показателя преломления приводят к случайному перераспределению энергии в оптических пучках, определяя таким образом технические возможности лазерных систем. Действительно, точность геодезических лазерных приборов, пространственное и временное разрешение лазерных локаторов, возможности и точность определения параметров среды дистанционными лазерными методами можно оценить только с учетом флуктуаций поля оптических пучков. Вызываемые турбулентностью случайные изменения показателя преломления могут суш,ественно ограничивать технические характеристики оптических систем, так что в ряде случаев сама целесообразность их применения должна определяться на основе оперативного прогнозирования флуктуаций поля лазерного излучения с учетом сложившейся в атмосфере оптико-метеороло-гической ситуации [46] (ссылки даны по списку цитируемой литературы ко второй главе). [c.5]

В триаде газ, аэрозоль, турбулентные неоднородности воздуха, определяющей оптические свойства атмосферы, последняя компонента создает случайную пространственно-временную структуру поля показателя преломления атмосферного воздуха. Эта структура характеризуется ограниченными свойствами однородности и изотропности, временными трендами. Она наиболее подвержена динамичным локальным возмущениям при изменениях текущей погодной ситуации, особенно в условиях радиационноактивного периода дневного времени. Это обусловливает необходимость широкого использования в исследованиях турбулентности методов математической статистики, в особенности таких разделов, как теория случайных функций, теория случайного поля [2, [c.10]

Основные черты метода активной спектроскопии были рассмотрены 9 4.3. Одним из условий получения максимального сигнала является выполнение условия фазового синхронизма Ак - — 2ki + 2 = 0. В конденсированных средах из-за наличия линейной дисперсии среды Ак Ф О при коллинеарном распространении волн. Однако в не слишком плотных прозрачных газах, где дисперсия показателя преломления достаточно мала, волны нжачки могут эффективно взаимодействовать и при коллинеарном распространении, поскольку в этом случае, как правило, AkL 1 при L 10—100 см. Более того, использование острой фокусировки пучков в объем с длиной Ь / ог тг/АА вообще снимает вопрос о необходимости согласования фаз коллинеарных взаимодействующих пучков. [c.283]

Принцип, описанный выше в общих чертах, служит основой для большого числа практических приложений. В течение длительного времени он применялся для определения числа Авогадро по изучению света, рассеиваемого идеальным газом с известным показателем преломления (например, воздухом) (разд. 6.53). Совсем недавно он возродился в качестве чрезвычайно эффективного метода определения молекулярного веса высдко-молекулярных полимеров и более простых молекул (метод Дебая см. разд. 19.12). Подробности этих методов, а также формулы здесь пришлось опустить. [c.84]

В последнее время предложена строгая теория отражения. от поверхностного мономолекулярного слоя, лежащего на подложке. Подложка рассматривается как классическая континуальная среда с показателем преломления v= г—Ы, а излучение молекул слоя рассчитывается методами квантовой электродинамики. Далее анализируется интерференция сферических волн, рассеянных молекулами адсорбата, и плоских волн от подложки (получаемых макроскопическим расчетом обычного типа). Молекулы слоя характеризуются компонентами поляризуемости в направлениях и поверхности. Расчет проведен для нескольких газов, адсорбированных на кремниевой подложке, поэтому провести прямое сравнение с формулами Сивухина затруднительно однако расхождение получается не более 50—70%, что в данном случае вполне удовлетворительно. [c.209]

Томографические методы в оптике начали применяться в середине 50-х годов. Так, в работах советских ученых (см., например, [34]) описано восстановление распределения плотности газа в аэродинамических потоках. Однако из-за сложной для того времени экспериментальной техники и несовершенных методов обработки они не получили широкого распространения. Новый этап применения томографии в оптике начался с появления голографической интерферометрии, которая существенно упростила регистрацию проекций — интерферограмм. В работе П. Д. Роули (1968 г.) было указано на возможность восстановления трехмерного распределения показателя преломления внутри объекта. В течение последующего десятка лет данное направление получило дальнейшее развитие в работах зарубежных [35] и советских ученых [И. Н. Штейн (1972 г.), Ю. И. Филенко (1972 г.), Ю. П. Пресняков (1976 г.)], возглавляемых В. М. Гинзбург [36]. В указанных и последующих работах (см., например, 12, 37]) была рассмотрена возможность применения томографии с голографической регистрацией проекций для диагностики плазмы, газо- и гидродинамических потоков, явлений тепло- и массообмена, стекловолокна и т. д. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...