Определение коэффициента направленного отражения света

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НАПРАВЛЕННОГО  ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА 

1 Метод 

1.1 Сущность метода  состоит в определении отношения значения силы тока фотоприемника при попадании на него светового потока, отраженного от исследуемого образца стекла, к значению силы тока при попадании светового потока непосредственно на фотоприемник.

1.2 Порядок проведения  испытания

1.2.1 Световой  пучок от источника света направляют  на фотоприемник.

1.2.2 Измеряют силу тока фотоприемника i₀.

1.2.3 Задают плоскость измерений.

1.2.4 Аппаратуру  располагают в соответствии с  оптической схемой, приведенной  в приложении 

1.2.5 В плоскости измерений помещают исследуемый образец.

1.2.6 Измеряют силу тока фотоприемника i_ρ. 

1.3 Обработка  результатов

1.3.1 Коэффициент  направленного отражения света  ( определяют по формуле 

                                   (1) 

где i_ρ — сила тока фотоприемника с исследуемым образцом.

i₀ — сила тока фотоприемника без образца.

1.3.2 Относительную  погрешность измерения  определяют  по формуле 

                (2) 

где — абсолютная погрешность определения коэффициента направленного отражения света;

i — абсолютная погрешность измерения силы тока фотоприемника (абсолютная погрешность фотометра) с исследуемым образцом;

i₀ — абсолютная погрешность измерения силы тока фотоприемника (абсолютная погрешность фотометра) без образца. 

2 Метод

2.1 Сущность метода  состоит в определении отношения  силы тока фотоприемника при  попадании на него светового  потока, отраженного от исследуемого  образца стекла, к силе тока  фотоприемника при попадании  на него светового потока, отраженного  от образца, имеющего аттестованное  значение коэффициента направленного  отражения света, с учетом этого  коэффициента.

2.2 Порядок проведения  испытания 

2.2.1 Задают плоскость измерений.

2.2.2 Аппаратуру  располагают в соответствии с  оптической схемой, приведенной  в приложении А. 

2.2.3 В плоскость измерений помещают образец с аттестованным коэффициентом направленного отражения света (эталонный образец).

2.2.4 Измеряют силу тока фотоприемника i_э.

2.2.5 В плоскость измерений помещают исследуемый образец.

2.2.6 Измеряют силу тока фотоприемника i(.

2.3 Обработка  результатов

2.3.1 Коэффициент  направленного отражения света  ( определяют по формуле

           (3) 

где _э — аттестованный коэффициент направленного отражения света эталонного образца;

i — сила тока фотоприемника с исследуемым образцом;

i_э — сила тока фотоприемника с эталонным образцом.

2.3.2 Относительную  погрешность измерения  определяют  по формуле 

           (4) 

где — абсолютная погрешность определения коэффициента направленного отражения света;

i — абсолютная погрешность измерения силы тока фотоприемника (абсолютная погрешность фотометра) с исследуемым образцом;

i_э — абсолютная погрешность измерения силы тока фотоприемника (абсолютная погрешность фотометра) с эталонным образцом;

_э — абсолютная погрешность аттестованного коэффициента направленного отражения света эталонного образца.

Примечание —  За относительную погрешность измерения (1.3.2 и 2.3.2) допускается принимать  установленную погрешность фотометра. 
 

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ  ИСПЫТАНИЙ 

Результаты испытаний  оформляют в виде протокола испытаний, который должен содержать:

— наименование испытательной лаборатории;

— количество испытаний;

— дату проведения испытаний;

— обозначение  стандарта;

— наименование (обозначение) продукции;

— наименование предприятия, представившего образцы  на испытания;

— вид испытаний (метод);

— марка прибора;

— значение коэффициента направленного отражения света. 
 

ПРИЛОЖЕНИЕ А  
 

Оптическая схема  методов 1и 2 

Рисунок А.1 

1 — источник  света; 2 — ось светового пучка,  падающего на образец; 

3 ( угол падения; 4 — угол отражения; 5 — ось светового пучка,

отраженного от образца; 6 — фотоприемник; 7 — плоскость

измерений

Техническое описание рефлектометра  

 Фотоэлектрический  измеритель отражающей способности,  рефлектометр, предназначен для  измерения относительной отражающей  способности оптических поверхностей  с металлическим напылением методом  сравнения с эталоном. Рис.3. Конструкция  прибора. 

 Прибор в  функциональном отношении условно  состоит из измерительного блока,  фотометрического узла и опоры.

  Измерительный блок  включает в себя:

измерительную панель;

отсек источника  питания;

коммутационный  отсек.

  Фотометрический  узел состоит из:

юстировочного узла;

цилиндрической  вставки;

излучателя;

фотоприемника.  

  В состав опоры  входят:

дистанционная труба;

предохранительная платформа;

насадка.  

 Принцип действия  прибора основан на измерении  светового потока отраженного  от исследуемой поверхности и  преобразованного в электрический  сигнал. Излучение полупроводникового  лазера длиной волны 670нм и  расходимостью около 8% коллимируется линзой и направляется к исследуемой поверхности под углом падения . Отраженный луч регистрируется фотодиодом, включенном в фотодиодном режиме, и преобразуется в электрическое напряжение. Это напряжение измеряется цифровым вольтметром и отображается на индикаторном табло в относительных единицах. Калибровка прибора осуществляется по эталонной поверхности путем изменения чувствительности вольтметра.  

3 Метод 

Иизмерения потерь, основанные на методе внесения калиброванных оптических потерь.  

 С Схема установки для измерения потерь зеркал. 1 - плоское подвижное зеркало установки, 2 - измеряемое зеркало, 3,4 - пластинки механизма внесения потерь, 5 - фильтр, отрезающий 3,39 мкм, 6 - активный элемент, 7 - диафрагма, 8 - сферическое зеркало, 9 - светофильтр, 10 - фотоприемник, 11- индикаторный прибор.  
 

Установка для  измерения коэффициентов потерь зеркал (рис.16) содержит He-Ne лазер, образованный зеркалами 1 и 8 и активным элементов 6. Зеркало 8 сферическое, имеет заметный коэффициент пропускания (более 0,3%) и установлено в юстировочном механизме. Зеркало 1 установлено также в юстировочном механизме и может занимать 3 положения 1, 1' и 1''. Положение 1'' не показано на рисунке, поскольку соответствует повороту над плоскостью чертежа и относится к измерениям в TE-поляризации. Внутри резонатора установлен механизм внесения потерь, состоящий из двух кварцевых пластинок 3 и 5, установленных под углом Брюстера, связанных друг с другом кинематически и снабженных отсчетным механизмом угла с точностью около 1'. Активный элемент установки должен обеспечивать генерацию только на одной длине волны. Поскольку He-Ne активная среда имеет несколько переходов, на которых возможна инверсная заселенность и, соответственно, лазерная генерация, необходимо принимать меры, чтобы генерация возникала только на одной длине волны, а именно 632,8 нм. Особенно вредна генерация на длине волны 3390 нм (ИК переход). Коэффициент усиления активной среды на l=3390 нм составляет ~103 1/м (против ~0,1 1/м для перехода 632,8 нм). Переход с l=3390 нм имеет общий верхний уровень с переходом l=632,8 нм и опустошает его - мощность генерации на l=632,8 уменьшается. Для обеспечения генерации на одной длине волны внутрь резонатора вводится селектирующий фильтр 5, изготовленный из материала с большим поглощением на l=3390 нм, например, из стекла ЛК-4. Наилучшие результаты получаются с метановым фильтром, состоящим из двух кварцевых пластинок, пространство между которыми заполнено метаном (природный газ содержит более 70% метана).

 За сферическим  зеркалом установлен фотоприемник 9, соединенный с индикаторным  прибором 10. Для защиты от спонтанного  излучения активной среды фотоприемник  снабжен светофильтром 8. Другим  способом защиты от спонтанного  излучения, примененным в нашей  установке, является увеличение  расстояния между зеркалом и  фотоприемником. Чтобы не увеличивать  габариты установки, луч поворачивается  системой зеркал.

Измеряемое зеркало  помещается на предназначенное для  него место; зеркало 1 установки занимает положение 1' (или 1'' - в зависимости  от состояния полязирации, в котором производятся измерения).

В полученном Г-образном резонаторе элементы юстируются на максимум мощности генерации с помощью  органов юстировки подвижного зеркала.

Сферическое зеркало при проведении измерений  не юстируется для того, чтобы обеспечить по возможности стабильное положение  каустики внутри активного элемента и обеспечить тем самым стабильность коэффициента усиления, а также избежать смещения измеряемой зоны поверхности  зеркала.