第二章 光学玻璃主要光学性能测量 光学测量
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光学测量
第二章 光学玻璃主要光学性能测量
前言
光学玻璃按折射率、色散系数对标准数值的允差 分6类，同类玻璃中按折射率及色散的最大差值、一 致性分4级。 此外影响光学玻璃质量的指标还有:
➢光学均匀性 ➢双折射 ➢条纹度 ➢气泡度 ➢光吸收系数 ➢耐辐射性能等。 最重要的是折射率及色散、双折射。
2
前言
0 0 – 0.029mm2 1 0.03 – 0.10mm2 2 0.11 – 0.25mm2 3 0.26 – 0.50mm2 4 0.51 – 1.00mm2 5 1.01 – 2.00mm2
100cm3 volume of glass
Index uniformity
(A) Normal Quality (N) tested for striae and birefringence in one
是在0°～30°范围内；对于 n n0 的情况， 角
的读数是在360°～330°范围内。
法
7
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
V 棱 镜 法
8
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
二、测量装置及方法
V棱镜 折射仪
2º43.45′
V
棱
1.光源；2聚光镜；3.滤色镜；4.平行
镜
光管分划板；5.平行光管分划板上的 透光狭缝(中心有一根单丝)；6.平行
4
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
一．折射率的定义:光在真空中传播的速度与在介 质中的传播速度之比 二、测量折射率的方法
测量光学玻璃常用的方法主要是V棱镜法、 最小偏向角法、全反射临界角法、自准直法、 直角照射法等 三．色散
色散系数 nD 1
nF nC 部分色散 nD nC , nF nD
V 棱 镜 法
10
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
方法
①定零位
在和V块折射率相同的标准块上涂上相近浸液然后放入V
块，转动望远系统使之瞄准平行光管狭缝的像， 此时读数显微镜的读数应为零，如不为零记下读数
V 棱
②换上被测试样（上面也涂浸液），转动望远系统使之
镜
重新瞄准平行光管狭缝象记下读数两次读数之差为
3
前言
Table 1. Schott Bubble and index uniformity specifications
Bubble classification (includes all bubbles and inclusions ≥ 0.06mm)
Bubble Group Total bubble cross-section per
法
③根据 值查表求n
11
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
这种液体称为折射液。其作用:
防止光线在界面上发生全反射， 即使样品加工90°角不准确，加上折射液之后，近似于一
V
个准确的90°角。
棱
样品表面只需要细磨，免去抛光的麻烦。
镜
法
12
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
因V棱镜法具有测量精度高，测量速度快和测量范围广等
16n2(n2 n02)
)
2( )
这就是V棱镜法折射率测量标准不确定度 的n 计算公式。
V棱镜材料的折射率在制造时必须经过精密测量，当要求
V
(n) 2时10，5要求 不大 (于n0 ) 。(精2密1测0角6 法）
棱
偏折角 的测量误差包括下列因素：
镜
（1）度盘的刻线误差，用 1表示它的标准不确定度。 3
可求得
偏折角的测量标准不确定度 镜 法
n n0
n0 n
1
sin2
2(n2
Leabharlann Baidu
n02
)
n
sin 2 (n02 2sin2 ) 4n(n2 n02 )
14
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
n
n02 n2
1
sin2
2(n2 n02
)
2 (n0 )
sin2 2 (n02 2sin2
法
光管；7.V棱镜；8.样品；9.转向棱镜；
10.望远镜；11.望远镜分划板；12.望
远 镜 瞄 准 目 镜 ； 13. 度 盘 读 数 目 镜 ；
14.度盘视准分划板；15.金属度盘；
16.测微手轮；17.刹车手轮；18.微动
手轮；19.读数照明开关；20.读数照
明灯
9
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
特点，所以光学玻璃的生产和使用单位广泛采用这种方法，
所用仪器称为V棱镜折光仪。
这种仪器实际上是一台立式精密测角仪。它除了作为角度 测量仪器要求有较高精度的底盘和轴系外，对光学系统还要 求较小的二级光谱，并要求杂散光少和成像清晰等。 国内外生产多种型号的V棱镜折光仪。分析和比较国内生
V 棱 镜 法
产的几种仪器后，在光学玻璃测试方法的国家标准中，采用
了国产JCZ-1型V棱镜折光仪做为普通光学玻璃折射率测量
的标准仪器。
13
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
4.测量误差 根据间接测量的标准不确定度传播公式，折射率的测量标准
不确定度 (可n) 写为：
n
n n0
2
2
(n0
)
n
2
2
(
)
V 棱
V棱镜材料折射率的测量标准不确定度
当 n n0时，式中取正号；当 n n0 时，式中取负号。
由于在测量前并不知道是n n0 还是n n0，式中的正 负号可根据出射光线的偏折方向来确定。如图所示
方向偏折时取正号；取负号。对于应用这种原理的 专用测量仪器----V棱镜折光仪。则利用度盘上的度
V 棱
数来区分正负号。对于 n n0，度盘上的 角的读数 镜
direction. Normal quality ⇒ variation of 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 ∆nd ≤ ± 5x10-6 within one blank
5
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
一．测量原理
n
n0 sin 45 sin(45 0
o
)
n
sin(45 0 ) n0 sin(45 0
)
A
D
n0 sin sin
450
E
解得
B
C
n (n02 sin n02 sin 2 )1 2
V 棱 镜 法
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第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
第二章 光学玻璃主要光学性能测量
前言
光学玻璃按折射率、色散系数对标准数值的允差 分6类，同类玻璃中按折射率及色散的最大差值、一 致性分4级。 此外影响光学玻璃质量的指标还有:
➢光学均匀性 ➢双折射 ➢条纹度 ➢气泡度 ➢光吸收系数 ➢耐辐射性能等。 最重要的是折射率及色散、双折射。
2
前言
0 0 – 0.029mm2 1 0.03 – 0.10mm2 2 0.11 – 0.25mm2 3 0.26 – 0.50mm2 4 0.51 – 1.00mm2 5 1.01 – 2.00mm2
100cm3 volume of glass
Index uniformity
(A) Normal Quality (N) tested for striae and birefringence in one
是在0°～30°范围内；对于 n n0 的情况， 角
的读数是在360°～330°范围内。
法
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第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
V 棱 镜 法
8
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
二、测量装置及方法
V棱镜 折射仪
2º43.45′
V
棱
1.光源；2聚光镜；3.滤色镜；4.平行
镜
光管分划板；5.平行光管分划板上的 透光狭缝(中心有一根单丝)；6.平行
4
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
一．折射率的定义:光在真空中传播的速度与在介 质中的传播速度之比 二、测量折射率的方法
测量光学玻璃常用的方法主要是V棱镜法、 最小偏向角法、全反射临界角法、自准直法、 直角照射法等 三．色散
色散系数 nD 1
nF nC 部分色散 nD nC , nF nD
V 棱 镜 法
10
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
方法
①定零位
在和V块折射率相同的标准块上涂上相近浸液然后放入V
块，转动望远系统使之瞄准平行光管狭缝的像， 此时读数显微镜的读数应为零，如不为零记下读数
V 棱
②换上被测试样（上面也涂浸液），转动望远系统使之
镜
重新瞄准平行光管狭缝象记下读数两次读数之差为
3
前言
Table 1. Schott Bubble and index uniformity specifications
Bubble classification (includes all bubbles and inclusions ≥ 0.06mm)
Bubble Group Total bubble cross-section per
法
③根据 值查表求n
11
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
这种液体称为折射液。其作用:
防止光线在界面上发生全反射， 即使样品加工90°角不准确，加上折射液之后，近似于一
V
个准确的90°角。
棱
样品表面只需要细磨，免去抛光的麻烦。
镜
法
12
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
因V棱镜法具有测量精度高，测量速度快和测量范围广等
16n2(n2 n02)
)
2( )
这就是V棱镜法折射率测量标准不确定度 的n 计算公式。
V棱镜材料的折射率在制造时必须经过精密测量，当要求
V
(n) 2时10，5要求 不大 (于n0 ) 。(精2密1测0角6 法）
棱
偏折角 的测量误差包括下列因素：
镜
（1）度盘的刻线误差，用 1表示它的标准不确定度。 3
可求得
偏折角的测量标准不确定度 镜 法
n n0
n0 n
1
sin2
2(n2
Leabharlann Baidu
n02
)
n
sin 2 (n02 2sin2 ) 4n(n2 n02 )
14
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
n
n02 n2
1
sin2
2(n2 n02
)
2 (n0 )
sin2 2 (n02 2sin2
法
光管；7.V棱镜；8.样品；9.转向棱镜；
10.望远镜；11.望远镜分划板；12.望
远 镜 瞄 准 目 镜 ； 13. 度 盘 读 数 目 镜 ；
14.度盘视准分划板；15.金属度盘；
16.测微手轮；17.刹车手轮；18.微动
手轮；19.读数照明开关；20.读数照
明灯
9
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
特点，所以光学玻璃的生产和使用单位广泛采用这种方法，
所用仪器称为V棱镜折光仪。
这种仪器实际上是一台立式精密测角仪。它除了作为角度 测量仪器要求有较高精度的底盘和轴系外，对光学系统还要 求较小的二级光谱，并要求杂散光少和成像清晰等。 国内外生产多种型号的V棱镜折光仪。分析和比较国内生
V 棱 镜 法
产的几种仪器后，在光学玻璃测试方法的国家标准中，采用
了国产JCZ-1型V棱镜折光仪做为普通光学玻璃折射率测量
的标准仪器。
13
第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
4.测量误差 根据间接测量的标准不确定度传播公式，折射率的测量标准
不确定度 (可n) 写为：
n
n n0
2
2
(n0
)
n
2
2
(
)
V 棱
V棱镜材料折射率的测量标准不确定度
当 n n0时，式中取正号；当 n n0 时，式中取负号。
由于在测量前并不知道是n n0 还是n n0，式中的正 负号可根据出射光线的偏折方向来确定。如图所示
方向偏折时取正号；取负号。对于应用这种原理的 专用测量仪器----V棱镜折光仪。则利用度盘上的度
V 棱
数来区分正负号。对于 n n0，度盘上的 角的读数 镜
direction. Normal quality ⇒ variation of 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 ∆nd ≤ ± 5x10-6 within one blank
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第一节 光学玻璃折射率与色散的测量
一．测量原理
n
n0 sin 45 sin(45 0
o
)
n
sin(45 0 ) n0 sin(45 0
)
A
D
n0 sin sin
450
E
解得
B
C
n (n02 sin n02 sin 2 )1 2
V 棱 镜 法
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第一节 光学玻璃折射率与色散的测量