第三節(jié)光學(xué)測(cè)量?jī)x器的基本部件

1、第二章 光學(xué)玻璃主要光學(xué)性能測(cè)量,光學(xué)測(cè)量,2,,,,光學(xué)玻璃按折射率、色散系數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的允差分6類，同類玻璃中按折射率及色散的最大差值、一致性分4級(jí)。此外影響光學(xué)玻璃質(zhì)量的指標(biāo)還有:光學(xué)均勻性雙折射條紋度氣泡度光吸收系數(shù)耐輻射性能等。最重要的是折射率及色散、雙折射。,前言,3,前言,4,Table 1. Schott Bubble and index uniformity specifications Bu

2、bble classification (includes all bubbles and inclusions ≥ 0.06mm) Bubble Group Total bubble cross-section per 100cm3 volume of glass 0 0 – 0.029mm2 1 0.03 – 0.10mm2 2 0.11 – 0.2

3、5mm2 3 0.26 – 0.50mm2 4 0.51 – 1.00mm2 5 1.01 – 2.00mm2 Index uniformity (A) Normal Quality (N) tested for striae and birefringence in one direction. Normal quality ? variation of

4、 nd ≤ ± 1x10-4, within one melt. NH1 - ? nd ≤ ± 2x10-5 within one melt NH2 - ? nd ≤ ± 5x10-6 within one blank (B) Precision Quality (P) tested in one or more directions ?n

5、d ≤ ± 5x10-6 within one blank,前言,5,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,二、測(cè)量折射率的方法　　 測(cè)量光學(xué)玻璃常用的方法主要是V棱鏡法、 最小偏向角法、全反射臨界角法、自準(zhǔn)直法、直角照射法等三．色散,色散系數(shù),部分色散,一．折射率的定義:光在真空中傳播的速度與在介質(zhì)中的傳播速度之比,6,,,一．測(cè)量原理,解得,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,,7,當(dāng)

6、 時(shí)，式中取正號(hào)；當(dāng) 時(shí)，式中取負(fù)號(hào)。由于在測(cè)量前并不知道是 還是 ，式中的正負(fù)號(hào)可根據(jù)出射光線的偏折方向來確定。如圖所示方向偏折時(shí)取正號(hào)；取負(fù)號(hào)。對(duì)于應(yīng)用這種原理的專用測(cè)量?jī)x器----V棱鏡折光儀。則利用度盤上的度數(shù)來區(qū)分正負(fù)號(hào)。對(duì)于 ，度盤上的 角的讀數(shù)是在0°～30°范圍內(nèi)；對(duì)于 的情況，

7、 角的讀數(shù)是在360°～330°范圍內(nèi)。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,8,V棱鏡法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,9,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,1.光源；2聚光鏡；3.濾色鏡；4.平行光管分劃板；5.平行光管分劃板上的透光狹縫(中心有一根單絲)；6.平行光管；7.V棱鏡；8.樣品；9.轉(zhuǎn)向棱鏡；10.望遠(yuǎn)鏡；11.望遠(yuǎn)鏡分劃板；12.望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目鏡；13.度盤讀數(shù)目鏡；14.度盤

8、視準(zhǔn)分劃板；15.金屬度盤；16.測(cè)微手輪；17.剎車手輪；18.微動(dòng)手輪；19.讀數(shù)照明開關(guān)；20.讀數(shù)照明燈,V棱鏡 折射儀,2º43.45′,V棱鏡法,二、測(cè)量裝置及方法,10,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,11,方法①定零位在和V塊折射率相同的標(biāo)準(zhǔn)塊上涂上相近浸液然后放入V塊，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)使之瞄準(zhǔn)平行光管狹縫的像，此時(shí)讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)應(yīng)為零，如不為零記下讀數(shù),②換上被測(cè)試樣（上面也涂浸液），轉(zhuǎn)

9、動(dòng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)使之重新瞄準(zhǔn)平行光管狹縫象記下讀數(shù)兩次讀數(shù)之差為,③根據(jù),值查表求n,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,12,這種液體稱為折射液。其作用:防止光線在界面上發(fā)生全反射，即使樣品加工90°角不準(zhǔn)確，加上折射液之后，近似于一個(gè)準(zhǔn)確的90°角。樣品表面只需要細(xì)磨，免去拋光的麻煩。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,13,因V棱鏡法具有測(cè)量精度高，測(cè)量速度快和測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)，所以

10、光學(xué)玻璃的生產(chǎn)和使用單位廣泛采用這種方法，所用儀器稱為V棱鏡折光儀。這種儀器實(shí)際上是一臺(tái)立式精密測(cè)角儀。它除了作為角度測(cè)量?jī)x器要求有較高精度的底盤和軸系外，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)還要求較小的二級(jí)光譜，并要求雜散光少和成像清晰等。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)多種型號(hào)的V棱鏡折光儀。分析和比較國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的幾種儀器后，在光學(xué)玻璃測(cè)試方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，采用了國(guó)產(chǎn)JCZ-1型V棱鏡折光儀做為普通光學(xué)玻璃折射率測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)儀器。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量

11、,V棱鏡法,14,4.測(cè)量誤差根據(jù)間接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度傳播公式，折射率的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度 可寫為：可求得,V棱鏡材料折射率的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度,偏折角的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度,,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,15,這就是V棱鏡法折射率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度 的計(jì)算公式。V棱鏡材料的折射率在制造時(shí)必須經(jīng)過精密測(cè)量，當(dāng)要求 時(shí)，要求 不大于 。(精密測(cè)角法

12、）偏折角 的測(cè)量誤差包括下列因素：（1）度盤的刻線誤差，用 表示它的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。（2）對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的對(duì)準(zhǔn)誤差，用 表示其標(biāo)準(zhǔn)不確定度。并且有 ，其中 是人眼直接觀察時(shí)的對(duì)準(zhǔn)誤差， 是望遠(yuǎn)鏡的放大率。,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,16,（3）讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用 表示，這里包括了顯微鏡的對(duì)準(zhǔn)誤差和測(cè)微目鏡的測(cè)量誤差?？紤]上述誤差因素，偏折角的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定

13、度 為：因?yàn)槊繙y(cè)量一次 角。必須包括兩次對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的對(duì)準(zhǔn)過程和兩次讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)過程，所以上式中有系數(shù)2。當(dāng)要求 時(shí)， 應(yīng)不大于6″。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,17,例 現(xiàn)有一次測(cè)量，得到 ，已知 。計(jì)算得到 ，設(shè)：則根據(jù)（3-8）有：代入式（3-7）可得：,,第一節(jié) 光

14、學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,18,這樣的測(cè)量不確定度已不能滿足大多數(shù)光學(xué)儀器對(duì)光學(xué)玻璃的折射率測(cè)量要求。上面討論的是影響測(cè)量不確定度的一些主要因素，此外，還有：V棱鏡的形狀誤差、被測(cè)玻璃樣品的角度誤差、折射液的折射率誤差、儀器的調(diào)整誤差、測(cè)量環(huán)境誤差等等。但只要按一定要求控制這些誤差，就能使V棱鏡折光儀的測(cè)量不確定度不大于 。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,19,,,,注意事項(xiàng)（其

15、他影響精度的因素）平行光管光束高于V棱鏡槽下尖端，平行光管光軸通過度盤轉(zhuǎn)軸。V棱鏡角度要求,3.浸液和被測(cè)試樣直角誤差,按體積比法配置浸液,4.零位要求平行光管光軸對(duì)于V棱鏡入射面垂直度,測(cè)量時(shí)應(yīng)保證度盤,零位誤差小于,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,20,5.樣品折射率受溫度影響空氣折射率受溫度、氣壓、濕度等影響如果不是在 標(biāo)準(zhǔn)條件下必須對(duì)其進(jìn)行修正 測(cè)量時(shí)要求溫度,，氣壓p0=101325,Pa濕度f0=1.

16、333KPa如超出要進(jìn)行修正(1)樣品折射率的修正,,樣品折射率隨溫度變化的修正量,折射率溫度系數(shù)：溫度每升高一攝氏度折射率的增長(zhǎng)值,P氣壓Pa，t空氣溫度,t 測(cè)量環(huán)境的溫度(2)空氣折射率的修正,壓強(qiáng)101325Pa、溫度15攝氏度時(shí),空氣折射率與濕度的關(guān)系,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,21,,空氣折射率和CO2含量的關(guān)系,真空中波數(shù),單位,f 水蒸氣氣壓X CO2在空氣中含量,五．優(yōu)缺點(diǎn),測(cè)量

17、范圍廣,,作業(yè)：已知V棱鏡折射率,求,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,V棱鏡法,22,一、測(cè)量原理單色平行光PM經(jīng)被測(cè)棱鏡AB面入射后，從AC面沿 方向射出，入射光線與出射光線間的夾角 稱為偏向角。當(dāng) 時(shí)， 值最小，稱為最小偏向角 。在最小偏向角情況下，有公式：測(cè)出被測(cè)棱鏡的頂角

18、A和最小偏向角 ，即可求出棱鏡折射率。,P′,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,,23,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,24,二、測(cè)量方法 測(cè)量工作在分光儀上進(jìn)行，分光儀（精密測(cè)角儀）上基本結(jié)構(gòu)：（1）平行光管——給出無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)；（2）帶有阿貝式自準(zhǔn)直目鏡的望遠(yuǎn)鏡——對(duì)被測(cè)三棱鏡表面自準(zhǔn)直以及與平行光管狹縫像對(duì)準(zhǔn)，（3）度盤和讀數(shù)系統(tǒng)——讀數(shù)方法為游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)讀數(shù)方式。3.測(cè)

19、量方法及步驟（1）調(diào)整分光儀：將三棱鏡（被測(cè)試樣）放在承物臺(tái)上 （注意三棱鏡三個(gè)表面與承物臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘一致），通過調(diào)節(jié)承物臺(tái)下的三個(gè)螺釘使分別使三個(gè)表面的自準(zhǔn)直像在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的高低位置一致以保證三棱鏡主截面與度盤旋轉(zhuǎn)軸垂直（三棱鏡存在棱差時(shí)，應(yīng)使構(gòu)成頂角A的兩個(gè)表面自準(zhǔn)直像高低一致。,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,25,（2）測(cè)量頂角A：轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對(duì)構(gòu)成頂角A的一面自準(zhǔn)直，讀出讀數(shù)

20、；再轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對(duì)另一面自準(zhǔn)直，再讀數(shù)，兩次讀數(shù)差的角 與頂角A互補(bǔ)，即：,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,M,M′,P,最小偏向角法,26,（3）測(cè)量最小偏向角：用單色平行光照明平行光管的狹縫像，平行光管射出的平行光從三棱鏡AB面入射，由AC面射出，轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡找到狹縫亮像時(shí)，慢慢逆時(shí)針、順時(shí)針反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)承物臺(tái)，如果看到狹縫亮像像棱鏡頂角A的方向移出視場(chǎng)，則可少

21、量轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡使狹縫亮像進(jìn)入視場(chǎng)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)承物臺(tái)，直到在視場(chǎng)中找到狹縫亮像剛要往回走的位置，并轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡使其分劃板中心與此位置的狹縫亮像對(duì)準(zhǔn)，即可讀出讀數(shù)；,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,27,取下三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，使平行光管狹縫亮像與自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板中心對(duì)準(zhǔn)，再讀數(shù)；兩次讀數(shù)差即為 。將所測(cè)頂角A、最小偏向角 代入計(jì)算公式即可算出照明單色光的折射率大小。如用鈉黃光照明

22、狹縫，則可得折射率 。,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,M,M′,,,,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,28,提高測(cè)量準(zhǔn)確度的措施----三像法（1）準(zhǔn)確確定最小偏向角的位置。實(shí)驗(yàn)中當(dāng)接近以最小偏向角折射時(shí)，折射狹縫亮像移動(dòng)很慢，剛要往回走（最小偏向角)位置是很不容易確定的。我們可以借助三棱鏡的內(nèi)、外反射像與視場(chǎng)中的折射像的相對(duì)位置，準(zhǔn)確確定最小偏向角的位置（如圖所示）：a）若棱鏡

23、的∠ B與∠ C嚴(yán)格相等時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)承物臺(tái)，使內(nèi)、外反射像、折射像三個(gè)重合，即為最小偏向角（也可是外反射像與折射像重合）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,a,b,c,d,e,f,g,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,29,內(nèi)反射像在棱鏡內(nèi)經(jīng)三個(gè)表面反射一次從出射面射出進(jìn)入自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的像；外反射像指光線沒有進(jìn)入棱鏡，只從棱鏡底面反射進(jìn)入自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的像指b）棱鏡的∠ B與∠ C不相等，轉(zhuǎn)動(dòng)承

24、物臺(tái)，三個(gè)像不可能重合，讓內(nèi)反射像與外反射像分布在折射像的兩旁，使內(nèi)反射像到折射像的距離為外反射像到折射像的距離的二倍時(shí)，可大致認(rèn)為是最小偏向角的位置。,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,30,（2）以三棱鏡三個(gè)角分別為頂角測(cè)出 ，取平均數(shù)代入計(jì)算公式進(jìn)行就計(jì)算。但該棱鏡的三個(gè)角的差值不能超過幾秒。 4.測(cè)量誤差 由間接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度傳播律公式：折射率的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

25、其中：,頂角A測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度,最小偏向角測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度,,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,31,三、誤差分析,,大精度提高但,大入射角大光能損失大視場(chǎng)變暗瞄準(zhǔn)精度降低且棱鏡,=40~60,當(dāng),時(shí)則,尺寸大故,,,,精度,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,32,大入射角大光能損失大視場(chǎng)變暗瞄準(zhǔn)精度降低且棱鏡,,,,四、注意事項(xiàng)（1）玻璃應(yīng)力、條紋均勻性氣泡度雙折射要求好表面光圈小于四分之一光

26、圈棱鏡工作面邊長(zhǎng)不小于25毫米。（2）溫度氣壓修正。五、優(yōu)缺點(diǎn)　　1.優(yōu)點(diǎn)：精度高、測(cè)量范圍廣、不需折射液不用標(biāo)準(zhǔn)塊　　2.缺點(diǎn)：儀器較貴重、被測(cè)件材料加工要求嚴(yán)格要拋光、操作復(fù)雜麻煩速度低。,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,最小偏向角法,33,直角照射法,1.測(cè)量原理 如圖所示，對(duì)一個(gè)三棱鏡的被測(cè)樣品，要求平行光束對(duì)向一個(gè)棱（如圖中AB棱）并垂直于底面（BC面）照射，入射平行光束被分成兩半，分別經(jīng)AB、BC面和

27、AC面。經(jīng)AC、BC面折射后，產(chǎn)生兩束折射光，測(cè)角儀測(cè)出兩束光的夾角 后，可以由公式求出被測(cè)樣品的折射率。由于本方法要求平行光束垂直底面照射，故稱為直角照射法。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,34,原理公式見圖，由光路1得：由光路2得：并有：同理，依次以B、C為頂角，可得與上述7個(gè)公式類似的兩組14個(gè)公式，又因故有,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

28、,,,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,35,利用上述關(guān)系可以導(dǎo)出該方法的原理公式：當(dāng)直接測(cè)量 時(shí)，利用下列關(guān)系式：求出 代入（3-10）式就可以利用計(jì)算機(jī)精確求出被測(cè)玻璃的折射率。,,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,36,直接測(cè)量 與直接測(cè)量 比較，可以

29、減少瞄準(zhǔn)次數(shù)并且受入射光與底面垂直的影響較少，故精確度較高。上述分別通過A、B、C三個(gè)頂角入射，測(cè)出 的方法，稱為封閉測(cè)量法。當(dāng)玻璃的折射率較高（例如大于1.8），若試件做成等邊三棱鏡，則光束會(huì)在棱鏡內(nèi)發(fā)生全反射。為此可做成頂角大于60度的等腰棱鏡，平行光束對(duì)向這個(gè)角入射，則不會(huì)發(fā)生全反射。但不能進(jìn)行封閉測(cè)量，只能得到一組7個(gè)方程，由這組方程可得到入下等式：,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散

30、的測(cè)量,37,測(cè)出角度 后，應(yīng)用計(jì)算機(jī)也可以求出折射率。但其準(zhǔn)確度不如封閉測(cè)量法高。2.測(cè)量方法在測(cè)角儀的工作臺(tái)上放一塊兩平面嚴(yán)格平行、兩平面皆鍍鋁的方形玻璃板，調(diào)整自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，使它對(duì)玻璃板的兩平面皆自準(zhǔn)直（即望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸垂直于平面），這時(shí)自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡視軸垂直于度盤轉(zhuǎn)軸。再調(diào)整平行光管，使其視軸與望遠(yuǎn)鏡視軸一致。工作臺(tái)上換上被測(cè)三棱鏡，傾斜調(diào)節(jié)工作臺(tái)，使自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對(duì)三棱鏡的一個(gè)平面（如BC面）自準(zhǔn)直

31、，這時(shí)平行光管出射的平行光垂直于BC面，如圖所示。,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,38,繞測(cè)角儀主軸轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，分別在位置1和2處兩次對(duì)準(zhǔn)從棱鏡出射的平行光管的狹縫像，用儀器的讀數(shù)系統(tǒng)讀出位置1和位置2的夾角，即為 ；轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，按同樣的方法是平行光束分別垂直于AC、AB面入射，測(cè)出 ， ，即可求出 ，由式求出折射率 。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

32、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,39,3.誤差分析由式（3-10）可以看出，直角照射法測(cè)量折射率的誤差主要由測(cè)量角度 的誤差產(chǎn)生，先求誤差 與 的關(guān)系，為討論問題方便，可設(shè) 此時(shí)式（3-10）可以變?yōu)椋簩?duì)上式求微分得：,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)

33、量,40,簡(jiǎn)寫為可以看出K值與折射率n有關(guān)，表給出了不同折射率的K值以及 為1″和1.5″時(shí)產(chǎn)生的⊿n值。K值的大小反映了不同測(cè)量方法的誤差靈敏度。就是說，在相同的測(cè)角誤差 的情況下，K值越小產(chǎn)生的折射率誤差 越小，說明該方法對(duì)測(cè)角誤差不靈敏。因而是較好的方法。,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,41,下面將直角照射法與最小偏向角法作一比較：假設(shè)取試樣的 ，頂角

34、，由表3-1查出直角照射法的 。最小偏向角法的K值由下式計(jì)算：當(dāng) 時(shí)，最小偏向角 ，由上式得： 可見，直角照射法的測(cè)量準(zhǔn)確度高于最小偏向角法。例如當(dāng) 時(shí)， ；若要求最小偏向角法的測(cè)量誤差 ，則要求 ，即要使用不確定度小于1″的測(cè)角儀進(jìn)行測(cè)量。,直角照射法

35、,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,42,影響測(cè)角誤差的因素除測(cè)角儀的測(cè)角誤差外還有入射平行光束平行度誤差；入射光束與底面的不垂直度誤差；此外還有由于測(cè)量環(huán)境引起試樣折射率和空氣折射率的變化而產(chǎn)生的折射率誤差?，F(xiàn)分析如下：（1）入射試樣的平行光管的平行度。當(dāng)光束的會(huì)聚角或發(fā)散角為0.5″時(shí)，經(jīng)計(jì)算的折射率的誤差 。可見該項(xiàng)誤差影響大，必須采用第一章第二章介紹的五棱鏡法調(diào)校測(cè)角儀的平行光管。由于

36、平行光管物鏡色差的影響，每次更換單色光照明時(shí)，必須重新調(diào)校平行光管。,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,43,（2）平行光束與底面的垂直度。設(shè)光束對(duì)底面的傾角為 ，假定已知折射率n的情況下，可以求出 的偏差 ，再由式（3-13）求出 。設(shè) ，得 ，可見該項(xiàng)誤差影響很小。（3）測(cè)量的環(huán)境影響，測(cè)量過程中應(yīng)保證環(huán)境的溫度為 ，氣壓為

37、 。如果測(cè)量環(huán)境不符合上述要求，則應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果作溫度修正和氣壓修正。環(huán)境條件修正問題可以歸結(jié)為兩方面，一是樣品折射率的環(huán)境溫度修正，而是環(huán)境的空氣折射率修正。,,直角照射法,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,44,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,自準(zhǔn)直法,45,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,46,,如果介質(zhì)A對(duì)于介質(zhì)B是疏物質(zhì)，即nA<nB時(shí)，則折射角β必

38、小于入射角α，當(dāng)入射角α為900時(shí)，sinα=1,這時(shí)折射角達(dá)到最大值，稱為臨界角，用β0表示。很明顯，在一定波長(zhǎng)與一定條件下，β0也是一個(gè)常數(shù)，它與折光率的關(guān)系是： n=1/sinβ0可見通過測(cè)定臨界角β0，就可以得到折射率，這就是通常所用阿貝（Abbe）折光儀的基本光學(xué)原理。,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,47,,1-反射鏡；2-輔助棱鏡；3-測(cè)量棱鏡；4-消色散棱鏡；

39、5-物鏡；6-分劃板；7、8-目鏡；9-分劃板；10-物鏡；11-轉(zhuǎn)向棱鏡；12-照明度盤；13-毛玻璃；14-小反光鏡。,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,阿貝折射儀光學(xué)系統(tǒng)示意圖,48,,1-測(cè)量望遠(yuǎn)鏡；2-消色散手柄；3-恒溫水入口；4-溫度計(jì)；5-測(cè)量棱鏡；6-鉸鏈；7-輔助棱鏡；8-加液槽；9-反射鏡；10-讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡；11-轉(zhuǎn)軸；12-刻度盤罩；13-閉合旋鈕；1

40、4-底座,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,阿貝折射儀外形圖,49,,1-測(cè)量望遠(yuǎn)鏡；2-消色散手柄；3-恒溫水入口；4-溫度計(jì)；5-測(cè)量棱鏡；6-鉸鏈；7-輔助棱鏡；8-加液槽；9-反射鏡；10-讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡；11-轉(zhuǎn)軸；12-刻度盤罩；13-閉合旋鈕；14-底座,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,WYA-S數(shù)字阿貝折射儀外形結(jié)構(gòu)示意圖,50,,1.反射鏡 2. 轉(zhuǎn)軸折光棱鏡

41、 3. 遮光板 4. 溫度計(jì) 5. 進(jìn)光棱鏡 6. 色散調(diào)節(jié)手輪 7. 色散值刻度圈 8. 目鏡 9. 蓋板 10. 棱鏡鎖緊手輪 11. 折射棱鏡座 12. 照明刻度盤聚光鏡 13. 溫度計(jì)座 14. 底座 15. 折射率刻度調(diào)節(jié)手輪 16. 調(diào)節(jié)物鏡螺絲孔 17. 殼體 18. 恒溫器接頭,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,51,1.進(jìn)光棱鏡 2.折射棱鏡3.擺動(dòng)反光鏡4.消色散棱鏡組5.望遠(yuǎn)物鏡組6.

42、平行棱鏡7.分劃板8.目鏡9. 反光鏡10讀數(shù)物鏡11.刻度盤12.聚光鏡,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,52,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,53,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,54,,,第一節(jié) 光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量,全反射臨界角法,55,一、應(yīng)力與雙折射光學(xué)玻璃在退火過程中中心和邊緣不可避免的溫度差產(chǎn)生應(yīng)力。,一般分5級(jí),第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折

43、射測(cè)量,通常以鈉黃光1CM厚的玻璃O光和E光產(chǎn)生的光程差來表示（o光e光都是線偏振光，即光矢量的振動(dòng)方向在傳播過程中保持不變只是他的大小水位相改變，產(chǎn)生線偏振光的方法1、反射，2、二向色性，3、晶體雙折射，4、利用散射）,一應(yīng)力與雙折射,56,自然光經(jīng)p1后變?yōu)榫€偏振光,,經(jīng)被測(cè)玻璃后由于玻璃存在應(yīng)力線偏振光變成橢圓偏振光,,當(dāng),時(shí),二、簡(jiǎn)易偏光儀法 精度（20-50）nm/cm,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,簡(jiǎn)易偏光儀法,57,

44、當(dāng),,用白光照明出現(xiàn)色帶,，,,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,簡(jiǎn)易偏光儀法,經(jīng)P2后,58,,,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,59,,當(dāng)光程差小于300nm時(shí)色序變化不大故用全波片法,全波片,，,,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,全波片法,三、全波片法 精度6—10nm,60,1／4波片,四、1/4波片法 3nm,另a=1經(jīng)P1,經(jīng)被測(cè)玻璃,,經(jīng)1/4波片,,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,1/4波片法,61,,經(jīng)P2時(shí)只有

45、,能通過看到因,引起的干涉條紋為找到,最大應(yīng)力方向,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,1/4波片法,62,,當(dāng),時(shí),為暗條紋所以,,若條紋多于一條，則上式表示中心條紋和最靠近他的條紋的,而總的,第二節(jié) 光學(xué)玻璃的雙折射測(cè)量,1/4波片法,63,V棱鏡法、最小偏向角法測(cè)折射率的原理精度分析？為和最小偏向角法測(cè)量精度高。測(cè)量雙折射的原理用精密測(cè)角儀以最小偏向角法測(cè)光學(xué)玻璃的折射率，若要達(dá)致折射率的 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)差小于5×