2. Měření základních optických vlastností materiálů
• index lomu a disperze• propustnost, absorpce• kvalita optických prostředí
2.1. Měření indexu lomu a disperze
( ) ∑ −+=
i i
i
CBn 2
22 1
λλλ
( )2
2
22
12
212 1
CB
CBn
−+
−+=
λλ
λλλ
00 λλ ++=
ann
Sellmeierův vztah
Cornuův vzorec
charakteristická disperze
střední disperze
relativní disperze
Abbeovo číslo
λddn
CF nn −=Δ
1−Δ
=Dn
δ
CF
DD nn
n−−
=1υ
A, B, C, D,…, a, b, ……Fraunhoferovy čáry
např. nmD 3.589=λ
2.1.1. Vychylovací metodyFRAUNHOFEROVA METODA – metoda min. deviace
- využívá goniometru
v praxi:
• měření ind.lomu kapalin (kyveta ve tvaru hranolu)• měření disperze hranolů
• měření ind.lomu pev.látek – nevýhoda – musíme vyrobit hranol
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
=
2sin
2sin min
ϕ
ϕδ
n
δγ
2n
1n
HILGERŮV-CHANCEŮV REFRAKTOMETR
V-hranol
2.1.2. Refraktometrické metody(Totální refraktometry)
• založeny na úplném odrazu nebo na mezním úhlu lomu• 2 prostředí:
• úplný odraz
• mezní úhel lomu
21,nn
21 nn ⟩
21 nn ⟨
2
1
nn
2
1
nn
mα
mβ
mα1
2sinnn
m =α
2
1sinnn
m =β
• rozhraní světlo x tma sledujeme dalekohledem se záměrným křížem
• ostré rozhraní světlo x tma – jen pro monochromatické světlo
• bílé světlo – musíme použít filtry nebo kompenzátory
AMICIHO PŘÍMOHLEDNÝ HRANOL (kompenzátor)
polychromatickésvětlo
korunové sklo 5.1
flintové sklo
≈n
8.17.1 −≈notočný kolem horizontální osy – kompenzace disperze
ABBEŮV REFRAKTOMETR
• DVOJHRANOLOVÝ – měření ind.lomu kapalin – malá spotřeba
H – měřícíH – osvětlovací
1
2
• plochy PQ a LN – nevyleštěné, zrněné• na plochu PR nanášíme měřenou látku • měření na průchod i odraz• hranoly z flintového skla – můžeme měřit ind.lomu v rozmezí 1,3 -1,7• kalibrovaný přímo v ind.lomu pro určitou vlnovou délku
ABBEŮV REFRAKTOMETR
• POLOKULOVÝ – i pro měření pev.látek (jedna plocha vyleštěná)vhodné i pro měření anizotropních prostředí
průchod
odrazi pro málo
průhledné vzorky
imerze (vhodný ind.lomu)
mα mα
1n2n
1n2n
mβ
PULFRICHŮV REFRAKTOMETR
• lámavý úhel hranolu
měření ind.lomu pev.látek
δ
γ
ο90=ϕ
mβ
2n
1n
γ2212 cos−= nn
RUČNÍ A PONORNÉ REFRAKTOMETRY
• když není potřeba velká přesnost• lámavý hranol i dalekohled – pevnou polohu• využití: v cukrovarnictví, stanovování koncentrací, ...
2.1.3. Interferometrické metody• velká přesnost• měření ind.lomu plynů nebo velmi malých změn ind.lomu kapalin a pev.látek• využití: lékařství, průmysl plynů, továrna na žárovky, zkoumání důlních plynů,...
RAYLEIGHŮV INTERFEROMETR
– modifikace Youngova pokusu
MACHŮV-ZEHNDERŮV INTERFEROMETR
JAMINŮV INTERFEROMETR
2.1.4. Měření indexu lomu malýchkrystalů
IMERZNÍ METODA
• zrnka vzorku + dvě kapaliny – jedna s větším a jedna s menším indexem lomu než vzorek
• mícháme dokud imerze nemá stejný index lomu jako vzorek• v případě anizotropních krystalů – vhodná orientace• potom změříme index lomu imerze
Metoda srovnávání indexu lomu – METODA BECKEHO LINKY
2.1.5. Měření indexu lomu a tloušťkytenkých vrstev
• neoptické metody• optické metody
Měření tloušťky vrstvy
OPTICKÉ METODY
měření – změny absorpce během napařování (kovové t.v.)– posunutí interferenčního proužku– intenzity odraženého nebo propuštěného záření
v závislosti na vlnové délce světla nebo na úhlu dopadu– změny stavu polarizace světla po interakci s prostředím
INTERFEROMETRICKÉ METODY
TOLANSKÉHO METODA
• vryp nebo odleptání, napaření Ag nebo Al vrstvy• vícesvazková interference na klínové vrstvě
interferenční proužky stejné tloušťky
02nLLd λΔ
=
SPEKTROSKOPICKÁ REFLEKTOMETRIE
• měření indexu lomu, tloušťky, extinkčního koeficientu tenké vrstvy• měří se intenzita odraženého případně propuštěného světla v závislosti navlnové délce
• obvykle se využívá kolmého nebo téměř kolmého dopadu anepolarizovaného světla
• i vícevrstvé struktury
ELIPSOMETRIE
• měření indexu lomu, tloušťky, extinkčního koeficientu tenké vrstvy• měří se polarizační stav odraženého záření• obvykle velké úhly dopadu• vícevrstvé struktury, velmi tenké vrstvy• SPETROSKOPICKÁ ELIPSOMETRIE
2.2. Měření propustnosti (absorpce)
0
)(λ
λλτΦΦ
= t• spektrální propustnost
• propustnost(transmitance)
měření – musíme provést korekci na odraz na rozhraních– spektrofotometry (viz. jedna z dalších přednášek)
∫∫
∫≠
Φ
Φ= ∞
∞
λλ
λ
λλτλ
λλττ d
d
dt)(
)(
00
0
0λΦ tλΦ
LL ne κκ −− Φ=Φ=Φ 1000
0Φ tΦ
L
dLmonochrom.
zářenídLd ⋅Φ⋅=Φ− κ
Lambertův zákon- koeficient absorpcenκκ ,
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
ΦΦ
=τ
κ 1loglog 0
tnL
)log(τ−=Aabsorbance
absorpci obvykle měříme nepřímo pomocí měřenípropustnosti
• využití – měření koncentrací roztoků – absorbance přímo úměrnákoncentraci látky – Lambertův-Beerův zákon
cLA ⋅⋅= )(λε)(λε
c …koncentrace látky
…molární absorpční koeficient
2.3. Měření jakostních ukazatelůoptických materiálů
• stejnorodost - šlíry• bubliny• zbytkový dvojlom
Top Related