Задача:дисперсия света на примере

[4rward]

Уважаемые специалисты по физике! Помогите пожалуйста объяснить следующее явление.
Имеется тонкий прозрачный образец (высокоиндексное чистое прозрачное поликарбонатное стекло). Я измеряю его толщину на приборе №1 инфракрасным лазерным лучом 840 нм и получаю толщину 536 микрометров. Далее, я тут же измеряю толщину этого же образца в аналогичных условиях на приборе №2 монохроматическим лучом 475 нм и получаю толщину 523 микрометра. Луч в обоих случаях падает перпендикулярно к поверхности образца. Образец имеет небольшую сферичность. Измерения проводились 4 раза и во всех случаях большая толщина при измерении лучом в 475 нм. Как можно объяснить большую толщину при измерении лучом в 475 нм? Насколько я понимаю , согласно законам физики , в частности- законам дисперсии: синий свет (в данном случае 475 нм преломляется сильнее по сравнению с инфракрасным - 840 нм, следовательно толщина должна быть выше именно при измерении синим - 475 нм, а не инфракрасным - 840 нм? И как тогда это можно объяснить полученные путём измерения результаты ? Я правильно считаю , что действительное измерение толщины, по идее, должно быть точнее при измерении инфракрасным светом 840 нм, т.к. дисперсия инфракрасного света меньше?

Буду признателен за разбор данного примера.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

-- 09.03.2018, 11:27 --

Перед обсуждением дисперсии и т.п. надо бы сначала разобраться с тем, что именно Вы измеряете и как. Из описания некоторую методику измерений предположить можно, но ее детали все равно было бы недурно изложить.

[4rward]

OK, постараюсь. В распоряжении имеется 2 готовых фабричных аппарата для диагностики в офтальмологии, которые позволяют измерять параметры в т.ч. толщину оболочек глаза :

Прибор № 1 .
Источник светового сигнала Суперлюминисцентный диод, 840 нм
Оптическая мощность 650 мкВт
Размер области сканирования 6×6, 4,5×4,5, 3×3, 8,2×3 мм
Режимы сканирования B-скан (−5 Гц и более) / 3D-скан (−0,2 Гц и более)
Линейное разрешение сканирования
(аксиальное/поперечное) не более 20 / не более 5
Тип устройства получения изображения ПЗС-сенсор
Устройство визуализации изображения Встроенный LCD-экран

Прибор №2 .
Источник светового сигнала Суперлюминисцентный диод, 475 нм
Скорость сканирования 64 изображений / 1 сек
32 изображения / 0,5 сек
Ширина 13,6 мм
Съемка точек 40960 максимум (640 точек × 64 изображения)
Съемка изображений Автоматическая/Ручная
Монитор 6,4 дюйма цветной ЖК-дисплей

Образец: поликарбнатное оптическое стекло (очковая линза с индексом рефракции 1.6) фиксирован на подставке перед объективом прибора на расстоянии 20 мм. После фокусировки на образце идёт измерение толщины.

[realeugene]

4rward в сообщении #1296178 писал(а):

В распоряжении имеется 2 готовых фабричных аппарата для диагностики в офтальмологии

Из вашего описания мне, например, совершенно непонятно, что именно измеряют эти приборы. Нет ли у вас ссылки в интернете на User Guide?

[4rward]

прибор 1 Оптический когерентный томограф Topcon 3D OCT-1000 http://intelmed.ru/product/opticheskij-tomograf-3d-oct/
прибор 2 TMS-5 Tomey (шемпфлюг камера/топограф) http://intelmed.ru/product/shempfljug-k ... raf-tms-5/
Оба прибора позволяют сканировать глаз в т.ч. в глубину и определять толщину слоя/слоёв/оболочек исследуемого объекта.

[Pphantom]

В общем, оба прибора что-то там измеряют, после чего восстанавливают по результатам измерений параметры глаза с использованием некоторой модели. Отсюда первый же общий вывод: при попытке измерить с их помощью что-либо, отличное от глаза, результат может оказаться непредсказуемым (что, по-видимому, Вы и получили), поскольку работоспособность пересчетной модели для существенно отличных от тканей глаза сред никто не обещал.

[4rward]

Дело в том, что это и для глаза тоже актуально. Т.е. разная толщина и бОльшая она (не всегда , но в большинстве случаев) при измерении толщины роговицы (прозрачная оболочка=аналог линзы) именно при источнике света 475 нм. Хотя казалось бы , должно быть наоборот. Попробовать использовать стекло попытались именно как раз для контроля и получили такой же результат.
Есть ли мысли касательно того, как это может происходить? Если не привязываться к данным приборам , на остальные вопросы по тексту из первого поста можете ответить ?

[realeugene]

4rward в сообщении #1296190 писал(а):

Хотя казалось бы , должно быть наоборот.

Мне кажется, что если приборы спроектированы именно для измерения толщины роговицы, то они должны выдавать её реальную толщину, какие бы они ни использовали длины волн. Если они выдают толщину различную, значит, либо как минимум один прибор не рассчитан на измерение толщины роговицы, либо как минимум один прибор неисправен.

[4rward]

Оба прибора исправны, откалиброваны, регулярно проходят тест-контроль.

[realeugene]

4rward в сообщении #1296194 писал(а):

Оба прибора исправны, откалиброваны, регулярно проходят тест-контроль.

Но при этом показывают различную толщину одной и той же роговицы?

[SVD-d]

С глазами дел не имел, поэтому скажу пару вещей насчёт тонких пластин вообще. Будем считать, что я говорю про кремний.

Источников ошибки при определении толщины тонких пластин может быть три. По крайней мере, только три мне приходят на ум в первую очередь.
Во-первых, толщина пластины может быть реально разной в разных точках измерения. Чтобы убедиться в обратном надо измерить толщину в нескольких точках на одном приборе, не убирая образец, а потом последовательно в тех же точках на другом.
Во-вторых, при измерении на разных приборах образец может быть установлен под небольшим углом. Тут помогает несколько раз измерить образец на одном и том же приборе, снимая и устанавливая образец заново.
Ни в первом, ни во втором случае длина волны явно нигде не участвует. И это правильно, потому что в приборе уже заложен математический аппарат, учитывающий конкретную длину волны, и все рассуждения про большее или меньшее преломление уже учтены.

В-третьих, важен принцип измерения: на просвет или по отражению? Если по отражению (то есть, фактически, по интенсивности и разнице фаз прошедшего насквозь два раза и отражённого), то сразу скажу: обратная задача расчёта толщины по прошедшему лучу не имеет аналитического решения и в лучшем случае решается приближениями, более или менее близко подобранными к данному конкретному случаю. Чем дальше ваш случай далёк от первоначального замысла автора, тем хуже будет работать приближение. Тем меньше оно учитывает неоднородность материала и кривизну поверхности.

Вот вы говорите, что приборы калиброванные. Можно поискать образцы, на которых их калибровали, и убедиться в том, что на них результаты одинаковы. Если нет, один из приборов надо перекалибровать.

[realeugene]

4rward в сообщении #1296180 писал(а):

прибор 1 Оптический когерентный томограф Topcon 3D OCT-1000

Согласно найденным мною описаниям, это, ведь, ретинальный томограф? То есть, он предназначен для измерения толщины сетчатки, находящейся глубоко в глазу за стекловидным телом и хрусталиком с роговицей? Почему вы думаете, что при помощи него можно измерять параметры роговицы или, вообще, очковой линзы в воздухе сколь бы ни было точно?

[amon]

realeugene в сообщении #1296201 писал(а):

Почему вы думаете, что при помощи него можно измерять параметры роговицы или, вообще, очковой линзы в воздухе сколь бы ни было точно?

+1.
И в дополнение. Точность измерения прибора №2 (для прибора №1 этот параметр вообще не приводится) 20 нанометров. С этой точностью результаты совпадают, и проблемы нет.

[SVD-d]

4rward в сообщении #1296144 писал(а):

на приборе №1 ... 536 микрометров.
на приборе №2 ... 523 микрометра.

amon в сообщении #1296208 писал(а):

20 нанометров. С этой точностью результаты совпадают, и проблемы нет.

Что-то не так.

[realeugene]

SVD-d в сообщении #1296209 писал(а):

Что-то не так.

Точность измерения ±0,02 мм