عنوان پایان‌نامه
شکست سنجی دقیق با استفاده از تیغه فازی
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51992;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4719
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- رکسانا رضوانی نراقی
- استاد راهنما
- ارشمید نهال
- چکیده
- اندازهگیری ضریب شکست مواد به سبب کاربردهای فراوانش در تحقیقات، صنایع و خدمات همواره مورد توجه بوده است. در این پایان نامه، روش جدیدی برای اندازهگیری ضریب شکست مایعات و جامدات شفاف به شکل تیغه در محدوده‌ی گسترده‌ای از ضخامت و اندازه بر اساس پراش فرنل از پله‌ی فازی ارائه شده است. در این روش، آمادهسازی نمونه نسبتاً ساده است و نتایج به‌دست‌آمده بسیار دقیق است. ما ضریب شکست را با دقت چهار رقم با معنی به‌دست‌آورده‌ایم ولی با استفاده از گونیومتری با دقت بالاتر و آشکارسازی حساس‌تر، دقت تا شش رقم با معنی هم امکان‌پذیر است. در این روش، یک دسته باریکه‌ی تکفام موازی، به لبه‌ی یک تیغه‌ی شفاف متوازی‌السطوح تابانده می‌شود. باریکه‌ی عبوری از مرز تیغه به علت تغییر ناپیوسته‌ی ضریب شکست در لبه‌ی تیغه، یک تغییر ناگهانی در فاز را تجربه می‌کند که باعث تغییر توزیع شدت و تشکیل طرح پراش فرنل در صفحه‌ی مشاهده‌ی عمود بر راستای انتشار نور می‌شود. نمایانی فریزهای پراش با تغییر زاویه‌ی فرود به طور تناوبی تغییر می‌کند و دوره‌ی تناوب آن به ضخامت تیغه، طول موج نور فرودی و ضرایب شکست تیغه و محیط اطراف آن بستگی دارد. با شمارش تکرار نمایانی‌های مشابه در دو بازه‌ی زاویه‌ای متفاوت، می‌توان ضریب شکست تیغه‌ی شفاف را مستقل از طول موج باریکه‌ی فرودی و ضخامت تیغه، با دقت به‌دست‌آورد. بنابراین این روش می‌تواند روش مناسبی برای اندازهگیری ضخامت تیغه نیز باشد و ضخامت تیغه را با دقت کسری از میکرومتر معین کرده‌ایم. همچنین، با داشتن ضخامت تیغه می‌توان ضریب شکست و طول را هم معلوم کرد. همچنین برای اندازهگیری ضریب شکست مایع با دقت بالا به کمک روش‌های ذکر شده، می‌توان تیغه‌ای با ضریب شکست معلوم را در داخل محفظه اپتیکی مکعب مستطیل شکل قرار داد و با تغییر زاویه فرود و شمارش نمایانی‌های مشابه در یک بازه زاویه‌ای ضریب شکست مایع را تعیین کرد. در این پروژه علاوه بر به‌دست آوردن ضرایب شکست تیغه‌ی شیشه‌ای، تیغه‌ی کوارتز، آب مقطر و اتانول 96% ، ضخامت تیغه‌ها و طول موج لیزر Nd:YAG نیز، اندازهگیری شده است. کلید واژه: پراش فرنل، پله فازی، سنجه‌شناسی و اندازهگیری ضریب شکست.
- Abstract
- Because of Numerous applications of refractive index in research and technology, a large number of methods have been introduced for its measurement. In this thesis, a new refractometry method is introduced which is very suitable for liquids and plate samples in a very wide range of thicknesses and sizes. With modest optics and simple sample preparation, quite precise results can be obtained by using more precise goniometers and sensitive detectors. Briefly, the fundamentals of the presented method are as follows: As a transparent plane parallel plate is illuminated at the boundary region by a monochromatic parallel beam of light, Fresnel diffraction occurs because of abrupt change in the phase imposed by the finite change in the refractive index at the plate boundary. The visibility of the diffraction fringes varies periodically by changing the incident angle. The visibility period depends on the plate thickness and the refractive indices of the plate and the surrounding medium. Plotting the phase change versus the incident angle or counting the visibility repetition in an incident angle interval, for the given plate thickness and the wavelength of incident light provides the refractive index of the plate, very accurately. It is shown that the refractive index of a plate can be determined without knowing the plate thickness and the wavelength of the incident light. Therefore, the technique can be utilized for measuring plate thickness with high precision. In addition, by installing a plate with known refractive index in a rectangle cell filled with a liquid and following the mentioned procedures the refractive index of the liquid is obtained. The technique has been applied to the measurements of refractive indices of a glass slide, a quartz slide, distilled water, and ethanol, along with measuring the thicknesses of slides and the wavelength of diode pumped Nd:YAG Laser. Key words: Fresnel Diffraction, Optical Metrology, Physical optics, and index of refraction
