阿贝折射仪标准块的研究

　　0　引言

　　光学玻璃材料折射率的测量主要有精密测角法(测量不确定度3~5×()、V棱镜折射法(测量不确定度5×()、阿贝折射法(示值误差±3×()、手持折射仪(示值误差±1×()及浸液法等。

　　阿贝折射仪是利用阿贝折射法测定透明、半透明的液体或玻璃等透明固体的折射率(nD)和平均色散(nF-nC)的仪器,它广泛用于光学、化工、食品、制药及珠宝检测等行业,进几年更加广泛的被眼镜行业用来检测镜片的折射率、平均色散,进一步计算出镜片材料的色散系数即阿贝数折射率是计算镜片顶焦度的一个基本量值,阿贝数是衡量镜片色散大小的指标。

　　阿贝折射仪标准块(以下简称标准块)是用来检定阿贝折射仪及其他利用阿贝折射原理的计量仪器的标准计量器具(块),其量值溯源到中国计量科学研究院建立的“玻璃材料折射率标准”,用“玻璃材料折射率标准块(不确定度5×((k=3))”和经过检定合格的V棱镜折射仪(不确定度3×((k=3))采用比较测量法进行量值传递。

　　我们针对阿贝折射仪、V棱镜折射仪对测量样品的具体要求、光学玻璃材料自身特点,对阿贝折射仪标准块的材料的类型、牌号、质量指标的分类分级以及标准块的形状、几何尺寸、加工要求等各项技术要求进行了研究,成功研制了用于检定阿贝折射仪的标准块发放到全国各地技术监督部门、仪器制造厂家,并起草制定了“阿贝折射仪标准块”检定规程,此规程已于2003年12月开始实施。

　　1　研制

　　1·1　标准块材料类型

　　阿贝折射仪的测量范围是1·3~1·7,蒸馏水的折射率在20℃时是1·33299,故标准块的材料选取,要考虑在阿贝折射仪全量程内选用大致均匀分布的光学玻璃行业推荐大量使用的牌号,最终确定四种材料折射率在1·4~1·7之间:

　　1·2　标准块材料质量指标

　　光学玻璃主要按照以下各项质量指标分类和分级:

　　1)折射率、色散系数与标准数值的允许差值;

　　2)同一批玻璃中折射率及色散系数的最大差值,即玻璃的一致性;

　　3)光学均匀性:由于退火炉内各处温度不均匀引起同一块玻璃中各点折射率的不一致,光线通过时会使各部分光程产生不规则变化,从而影响光学系统成像质量;

　　4)应力双折射:退火时各处温度不均匀带来内应力使光圈变坏、可产生与杂散光相类似的影响造成像质变坏,在光学加工中易引起玻璃炸裂;

　　5)条纹度:由于玻璃熔炼过程中各部分成分不同引起玻璃内折射率局部不均匀,外形如线状条纹,使得光线通过时方向变异;