第二章光學(xué)玻璃主要光學(xué)性能測(cè)量光學(xué)測(cè)量第二章光學(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3前言3前言4Table1.SchottBubbleandindexuniformityspecifications

Bubbleclassification(includesallbubblesandinclusions≥0.06mm)

BubbleGroupTotalbubblecross-sectionper100cm3

volumeofglass00–0.029mm210.03–0.10mm220.11–0.25mm230.26–0.50mm240.51–1.00mm251.01–2.00mm2

Indexuniformity

(A)NormalQuality(N)testedforstriaeandbirefringenceinonedirection.Normalquality?variationofnd≤±1x10-4,withinonemelt.NH1-?nd≤±2x10-5withinonemeltNH2-?nd≤±5x10-6withinoneblank(B)PrecisionQuality(P)testedinoneormoredirections?nd≤±5x10-6withinoneblank前言4Table1.SchottBubbleandi5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)量折射率的方法色散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7當(dāng)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，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7當(dāng)時(shí)，式中取正號(hào)；當(dāng)8V棱鏡法第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量8V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；3.10第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量V棱鏡法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)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11方法②換上被測(cè)試樣（上面也涂浸液），轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)使之③根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12這種液體稱為折射液。其作用:第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散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)量范圍廣等第一節(jié)144.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144.測(cè)量誤差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)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）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15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)玻第一節(jié)19

注意事項(xiàng)（其他影響精度的因素）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19注意事項(xiàng)（其他影響精度的因素）3.浸液和被測(cè)試樣直角誤205.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=101325Pa濕度f0=1.333KPa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205.樣品折射率受溫度影響空氣折射率受溫度、氣壓、濕度等影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XCO2在空氣中含量五．優(yōu)缺點(diǎn)

測(cè)量范圍廣優(yōu)點(diǎn)精度高

零件不用拋光缺點(diǎn)浸液要求高配置周期長(zhǎng)儀器較貴重作業(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A和最小偏向角，即可求出棱鏡折射率。P′ABCMM′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22一、測(cè)量原理P′ABCMM′P第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色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)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24二、測(cè)量方法第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量最小偏向角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)；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ABCMM′P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)鏡第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率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)；ABCMM′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AB27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。如用鈉黃光照明狹縫，則可得折射率。ABCMM′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A28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）ABCabcdefg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ABCabcdefg第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。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g第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：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30（2）以三棱鏡三個(gè)角分別為頂角測(cè)出，取平均數(shù)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：直角照射法

第一節(jié)光學(xué)玻璃折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35利用上述關(guān)系可以導(dǎo)出該方法的原理公式：直角照射法

第一節(jié)36直接測(cè)量與直接測(cè)量比較，可以減少瞄準(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)玻璃折射率與色散的測(cè)量36直接測(cè)量與直接測(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，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37測(cè)出角度后，應(yīng)用計(jì)算機(jī)也可以求出折射率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。

12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393.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)量393.誤差分析直角照射法

第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)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。n1.41.51.61.71.8k0.390.370.330.270.18⊿n

直角照射法

第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量40簡(jiǎn)寫為n1.41.51.61.71.8k0.390.3741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，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

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：直角照射法

第一42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?？梢娫擁?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直角照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。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43（2）平行光束與底面的垂直度。直角照射法

第一節(jié)光學(xué)玻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

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

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

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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

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471-反射鏡；2-輔助棱鏡；3-測(cè)量棱鏡；4-消色散棱鏡；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471-反射鏡；第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量全反射臨界481-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

阿貝折射儀外形圖481-測(cè)量望遠(yuǎn)鏡；第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量全反射491-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

491-測(cè)量望遠(yuǎn)鏡；第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量全反射501.反射鏡2.轉(zhuǎn)軸折光棱鏡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

501.反射鏡2.轉(zhuǎn)軸折光棱鏡3.遮光板4.溫度511.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.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

511.進(jìn)光棱鏡第一節(jié)光學(xué)玻璃折射率與色散的測(cè)量全反射臨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

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

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

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