Исследование двулучепреломляющих сред

Принципы измерений, основанные на искусственном двойном лучепреломлении.

1. Эффект Керра (квадратичный электрооптический эффект):

n₀ – n_e = E²*β*λ,

где β - постоянная Керра

a. Датчик электрического поля:

b. Определение типа вещества:

2. Эффект Поккельса (линейный электрооптический эффект):

n₀ – n_e =П*Е

где E – напряженность электрического поля;

П – постоянная Поккельса, определяемая соотношением П = n₀³ r

здесь r – показатель Поккельса; n₀ – показатель преломления обыкновенного луча; ℓ - длина образца.

Таким образом E n₀³ r = n₀ – n_e

Поэтому

Откуда следует

3. Магнитооптический эффект: n₀ – n_e = К_m*Н*ℓ

Откуда

4. Оптико-механический эффект: n₀ – n_e = К_ом∙σ∙ℓ

где σ – механическое напряжение, которое создается в образцах.

Откуда .

43 Люминесцентно – поляризационный анализ

Метод основан на измерении поляризации люминесцентного излучения, которое определяется по формуле Левшина – Перрена:

,

где Р₀ – состояние начальной степени поляризации; τ – время жизни возбужденного состояния; V – объем частиц; Т – температура; R – универсальная газовая постоянная; μ – вязкость среды.

Из приведенной формулы следует:

Таким образом, удается определять параметры вещества:

a. τ – время жизни возбужденного люминесцентного объекта

b. V – объем люминесцирующих частиц.

c. μ – вязкость среды.

Измерение степени поляризации люминисцентного свечения проводится прибором, схема которого приведена на рисунке.

1 – источник излучения; 2 – монохроматор; 3 –люминесцирующий образец; 4 –спектральный элемент; 5 – поляроид, 6 -двигатель.

Если поляризатор вращается с частотой f_В, то динамика фотоответа выглядит, как показано на рисунке.

Амплитуда колебаний на частоте f_В является аналитическим сигналом.

Метод широко используется при определении параметров растворов люминесцирующих веществ в микробиологии.

44 Эллипсометрия в исследованиях поверхностных слоев и пленок

Из основ оптики известно, что в падающем на поверхность раздела сред излучении Е_ТЕ и Е_ТН составляющие имеют коэффициенты отражения, и различные коэффициенты прохождения через границу раздела двух сред. Количественно эти параметры выражаются известными формулами Френеля:

;

.

;

Данные формулы позволяют определить параметры плеохроизма.

Параметры эллипса поляризации:

1) Ориентация оси эллипса

Δ = φ₁ – φ₂,

где φ₁ – сдвиг фаз поляризации Е_ТН;

φ₂ – сдвиг фаз поляризации Е_ТЕ.

2) Вытянутость эллипса ψ = arctg (ρ_ТН / ρ_ТЕ ),

где ρ – коэффициент отражения.

;

,

где ; .

Тогда ,

где , Δ = φ₁ – φ₂

В результате анализа эллипсометрических параметров получают значения:

и Δ = φ₁ – φ₂ ,

Таким образом определяются приповерхностные свойства исследуемых материалов. Схема эллипсометра приводится ниже.

1 – источник когерентного излучения (лазер); 2 – поляризатор; 3 – объект исследования; 4 – компенсатор разности фаз поляризованного излучения;

5 – анализатор; 6 – оптическая система; 7 – приемник излучения; 8 – вычислительная техника для обработки сигнала.

Дата добавления: 2017-02-01