Експрес-метод вимірювання показника заломлення прозорих волокон
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2022.269771Ключові слова:
показник заломлення; прозоре волокно; вимірювання; фокусування; циліндрична лінзаАнотація
Запропоновано експрес-метод вимірювання показника заломлення, який є одним з основних оптичних параметрів речовини, прозорих волокон. Метод використовує фокусуючі властивості циліндричної лінзи, якою є таке волокно. Можливість точно вимірювати характеристики оптичного волокна, такі як діаметри оболонки й серцевини, числову апертуру, профіль показника заломлення, втрати й дисперсію, однаково важлива як для виробників волокна, так і для розробників оптичних систем зв’язку, яким слід обирати волокно, що найбільше відповідає поставленим вимогам. Практично всі методи вимірювань використовують заломлення світлових променів на межі поділу середовищ. Для цього виготовляються зразки заданої форми та розмірів відповідно конкретного вимірювального приладу. У запропонованому авторами методі використовується той факт, що при падінні світла на заломлюючий циліндр (скляний стрижень, скловолокно) перпендикулярно його осі відбувається фокусування. Утворюється фокальна область, до якої сходяться світлові промені. За цією областю промені знову розходяться. Положення фокальної області визначається показником заломлення циліндра. Вона може знаходитися всередині циліндра, поза ним або на поверхні циліндра. Під час спостереження за волокном під мікроскопом світло, що проходить через волокно, утворює на задньому боці світлу смугу на темному тлі. Ширина лінії залежить від показника заломлення волокна.
У цій роботі проведено розрахунки за допомогою методів геометричної оптики. Метод може застосовуватись у великому діапазоні значень діаметрів волокон. За точними формулами теорії дифракції розраховано розподіл енергії випромінювання у волокні та його околиці. Проведено цифровий аналіз отриманої картини. Результати аналізу збіглися з результатами, отриманими на основі геометричної оптики. Розроблено алгоритм визначення показника заломлення. Проведено вимірювання показників заломлення штучних та природних волокон – скловолокна, павутини та волосся людини (блондина, шатена, брюнета, сивини).
Посилання
Shishlovsky S.P. Prikladnaya fizicheskaya optika [Applied physical optics]. Moscow, Fizmatgiz Publ., 1961. 564 p. (in Russian).
Gower J. Opticheskie linii svyazi [Optical lines of communication]. Moscow, Radio i svyaz Publ., 1989. 504 p. (in Russian).
Godzhaev N.M. Optika [Optics]. Moscow, Vyisshaya shkola Publ., 1977. 432 p. (in Russian).
GOST 32540-2013. Glass and glass products. Methods for determining the optical characteristics. Determination of the refractive index. 2013.
GOST 28869-90. Optical materials. Methods of measurements of reflective index. 1990. 19 p. (in Russian).
Mussil V.V., Pilipenko V.V., Lemeshevskaya E.T., Keremzhanov K.D. Ekspress-metod opredeleniya pokazatelya prelomleniya zhidkostey [Express method for determining the refractive index of liquids]. Instruments and Experimental Techniques, 2011, no 3. pp. 113–115 (in Russian).
Lazarev L.P., Mirovitskaya S.D. Kontrol geometricheskikh i opticheskikh parametrov volokon [Control of geometric and optical parameters of the fibre]. Moscow, Radio i svyaz Publ., 1988. 280 p. (in Russian).
Kerker M. The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation. New York, Academic Press, 1969. 666 p.
Khungurn P., Marschner S. Azimutal Scattering from Elliptical Hair Fibres. ACM Transaction on Graphics, 2017, vol. 36, issue 2, pp. 1–23. doi: https://doi.org/10.1145/2998578
Zinke A. Photo-Realistic Rendering of Fibre Assemblies. Dissertation. Bonn University, 2008. 192 p.
Tuchin V.V. Optical Clearing of Tissues and Blood. Bellingham, SPIE Press, 2005, vol. PM154. 256 p.
Chan D., Schulz B., Rübhausen M., Wessel S., Wepf R. Structural investigations of human hairs by spectrally resolved ellipsometry. J. Biomed. Opt., 2006, vol. 11(1):014029. doi: 10.1117/1.2162848
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
