تعیین دقیق طول موج، ضریب شکست، ضخامت تیغه شفاف و پاشندگی آن با استفاده از پراش فرنل از تیغه فازی شفاف

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

با روشن کردن لبه یک تیغ شفاف با نور همدوسِ شبه تکفام به سبب تغییرات ناگهانی ضریب شکست در مرز تیغه نقش پراش روی پرده عمود بر راستای انتشار نور تشکیل می گردد که با انتگرال فرنل-کیرشهف توصیف پذیر است.نمایانی فریزها به ضخامت و ضریب شکست تیغه، زاویه فرود نور و طول موج بستگی دارد به طوریکه تابعی دوره ای اززاویه فرود می باشد. با تغییر زاویه فرود و شمردن تکرار نمایانی­هایِ بیشینه در دو بازه­ی زاویه ای مختلف، ضریب شکست تیغه با دقت 4 رقم بامعنی بدون دانستن ضخامت تیغه و طول موج بدست می آید. با اندازه گیری ضریب شکست در چند طول موج متفاوت میتوان ضرایب شکست پاشندگیِ  Cauchy وSellmeier  را تعیین کرد.با معلوم دانستن یک طول موج، ضخامت تیغه و سایر طول موجها با دقت رقم 4 بامعنی برحسب میکرون بدست می آید.
دراین گزارش  ضریب شکست با طول موجهای قرمز  He-Ne سبز Nd-YAG و 4 خط از طول موجهای لیزر آرگون برای دو تیغه از جنس  FUSED SILICA  و اسلاید شیشه ای در دو ضخامت متفاوت انجام گرفته است. این روش در مقایسه با سایر روشهایی که در آن ضریب شکست با دقت بالا محاسبه می شود بسیار ساده تر و کم هزینه تر است.همچنین با وسایل ساده اپتیکی، اندازه گیری با دقت بالا امکانپذیر است.میتوان نشان داد که با استفاده از گونیومتر و   ccd های دقیقتر، اندازه گیری تا شش رقم بامعنی نیز قابل دسترس میباشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Measurement of wavelength, refractive index, plate thickness and dispersion coeffient by Fresnel diffraction, from transparent phase plate

نویسندگان [English]

  • Ali Motazedifard
  • Mohammadtaghi Tavasolli
tehran
چکیده [English]

By illuminating the edge of transparent plate with a coherent quasimonochromatic
light, due to abrupt change in the refractive index at the
plate boundary, diffraction pattern is formed on a screen perpendicular
to the light propagation direction that can be described by the Fresnel-
Kirchhoff integrals. The visibility of fringes depends on the plate
thickness, refractive index, light incident angle and wavelength as the
visibility is a periodic function of incident angle. By varying incident
angle and counting the maximum of visibility repetition in two successive
angular intervals, the plate refractive index is obtained with four digits
meaningful without requiring the wavelength and the plate thickness. The
Cauchy and Sellmeier dispersion relation can be obtained by refractive
index measuring in some wavelengths. By knowing one wavelength, the
plate thickness and other wavelengths with four digits meaningful, in
micro meter regime, can be obtained. In this report the measurement of
refractive indices in two different thicknesses of fused-silica and soda
lime glass for He-Ne Laser, Nd-YAG Laser and four wavelengths of Argon
laser is done. The experiment has been done by modest instrumentation It
is shown that by using the high precision Goniometer and more sensitive CCD it is possible to measure the refractive indices, plate thickness and
wavelength with six digits meaningful.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Physical optics
  • Fresnel diffraction
  • Metrology
  • phase step
  • Visibility
  • refractive index

مراجع

[1] E. Moreels, C. de Greef, and R. Finsy, “Laser light refractometer,” Appl. Opt. 23, 3010–3013 (1984).
[2] M. Daimon and A. Masumura, “Measurement of the refractive index of distilled water from the near-infrared region to the ultraviolet region,” Appl. Opt. 46, 3811–3820 (2007).
[3] S. Nemoto, “Measurement of the refractive index of liquid using laser beam displacement,” Appl. Opt. 31, 6690–6694 (1992).
[4] P. H. Tomlins, P. Woolliams, C. Hart, A. Beaumont, and M. Tedaldi, “Optical coherence refractometry,” Opt. Lett. 33, 2272–2274 (2008).
[5] M. Ohmi, T. Shiraishi, H. Tajiri, and M. Haruna, “Simultaneousmeasurement of refractive index and thickness of transparent plates by low coherence interferometry,” Opt. Rev. 4, 507–515 (1997).
[6] M. de Angelis, S. De Nicola, P. Ferraro, A. Finizio, and G. Pierattini, “A reflective grating interferometer for measuring the refractive index of liquids,” J. Opt. A 5, 761(1996).
[7] S. Singh, “Refractive index measurement and its applications,” Phys. Scripta. 65, 167–180 (2002).
[8] D. X. Hammer, A. J. Welch, G. D. Noojin, R. J. Thomas, D. J. Stolarski, and B. A. Rockwell, “Spectrally resolved white light interferometry for measurement of ocular dispersion,” J. Opt. Soc. Am. A 16, 2092–2102 (1999).
[9] S.-H. Lu, S.-P. Pan, T.-S. Liu, and C.-F. Kao, “Liquid refractometer based on immersion diffractometry,” Opt. Express15, 9470–9475 (2007).
[10] M. T. Tavassoly, H. Sahloll-bai, M. Salehi, and H. R. Khalesifard, “Fresnel diffraction from step in reflection and transmission,”, Iranian J. Phys. 5, 237-246 (2001).
[11] M. Amiri , and M.T. Tavassoly, “Fresnel diffraction from 1D and 2D phase steps in reflection and transmission modes,” Opt. Commun. 272, 349-361(2007).
[12] M. T. Tavassoly, M. Amiri, A. Darudi, R. Aalipour, A. Saber, and A. -R. Moradi, “Optical diffractometry,” J. Opt. Soc. Am. A 26, 540-547 (2009).
[13] M. T. Tavassoly, I. M. Haghighi, and Kh. Hassani, “Application of Fresnel diffraction from a phase step to the measurement of film thickness,” Appl. Opt. 48, 5497 (2009).
[14] M. T. Tavassoly, S. R. Hosseini, A. Motazedi Fard, and R. R. Naraghi, “Applications of Fresnel diffraction from the edge of a transparent plate in transmission, ” Appl. Opt. 51, 7170-7176 (2012).
[15] A. Khorshad, Kh. Hassani, and M.T. Tavassoly, “ Nanometer displacement measurement using Fresnel diffraction, ” App. Opt. 51, 5066-5072 (2012).
[16] M. T. Tavassoly,and A. Saber, “ Optical refractometry based on Fresnel diffraction from a phase wedge,” Opt. Lett. 35, 3679-3681(2010).
[17] M. T. Tavassoly, R. R. Naraghi, A. Nahal, and Kh. Hassani,“ High precision refractometry based on Fresnel diffraction from phase plates,” Opt. Lett. 37, 1493(2012)
[18] R. Aalipour, M. T. Tavassoly and A. Drrudi,“ Superimposing the waves diffracted from two similar hot and cold wires provides the temperature profile around the hot one,” Appl. Opt. 49, 3768- 3771(2010).
[19] F.A Jenkins and H. E. White, Fundamentals of Optics (McGraw- Hill, 1985).

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 02 دی 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار