style="width:8.36006in;height:6.64004in" /> 本文是学习GB-T 34184-2017 红外光学玻璃红外折射率测试方法 偏折角法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了红外光学玻璃红外折射率的测试原理、测试仪器、试样、环境要求、测试步骤、数据处
理、测量不确定度和测试报告等内容。
本标准适用于用偏折角法进行红外光学玻璃红外折射率的测试，其他红外光学材料的红外折射率
测试可参照使用
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
红外折射率 infrared refractive index
光学材料在红外波段的折射率，用n; 表示。
2.2
红外色散系数 infrared dispersion coefficient
不同红外波长范围内折射率的变化称为红外色散，用红外色散系数表示。三个大气窗口1μm~
3μm、3μm～5μm 和 8 μm～12.5μm 的红外色散系数用u₂、U; 和
v1o.来表示，表示如下：
U₂=(n₂- 1)/(n₁-n₃)
v₄=(n₄-1)/(n₃-n₅)
U10.6=(n₁0.6- 1)/(ng—n₁2.5)
波长为λ的红外平行光束，入射到顶角为α的被测试样 AB
面，光线将发生偏折，从 AC 面射出，通
过测出入射角i、折射角φ,计算出材料在该波长λ的折射率na。
偏折角法红外折射率测试原理见图1。
GB/T 34184—2017
style="width:8.36006in;height:6.64004in" />
说明：
a 试样的顶角；
i —— 光线的入射角；
— 折 射 角 ；
OD—— 零位；
N₁- 入射面法线；
N2—— 折射面法线；
Sq1——反射方向与零位之间的夹角；
Sq2——折射方向与零位之间的夹角；
Sq3——入射方向与零位之间的夹角。
图 1 偏折角法红外折射率测试原理图
红外折射率测试仪主要由光源、单色仪、红外准直光学系统、红外瞄准接收系统、精密测角系统、计
算机处理系统等组成。红外折射率测试仪结构见图2。
GB/T 34184—2017
style="width:11.14675in;height:4.25986in" />
说明：
1——光源；
2——单色仪；
3——红外准直光学系统；
4——精密测角系统；
6——红外瞄准接收系统；
7——计算机处理系统。
图 2 红外折射率测试仪结构图
采用光谱范围满足测试波段、辐射强度稳定的非相干红外光源。
能分辨出从可见光到红外光波段的连续单色光，其分辨力不应大于1 nm。
由平面镜和离轴抛物镜组成。平面镜和离轴抛物镜的面形精度应达到λ/10(λ=632.8
nm)。 离轴
抛物镜的通光口径不小于50 mm。
由360°旋转工作台和旋转测角仪组成。测角仪的测角范围应为0°~360°,最小读数值应不低于
0.1",仪器的最大测角误差为±0.3"。
由反射镜、离轴抛物镜、振动狭缝、红外探测器及控制系统组成。用于测量入射、折射和反射光束与
零位之间的角度。
具有对试样顶角、折射角、入射角及反射角的数据进行采集与处理的功能。
style="width:1.29989in;height:1.8667in" />GB/T 34184—2017
试 验 台 隔 振 频 率 小 于 3 Hz, 隔振振幅小于0 . 15 mm。
5 试 样 外 观 和 精 度 要 求
红 外 光 学 玻 璃 的 试 样 外 观 要 求 见 图 3 。
style="width:2.86001in;height:2.25984in" />
style="width:1.57994in;height:2.42682in" />
说明：
a — 试样顶角；
A 、B——试样通光面；
Li — 试样高度，L₁=30 mm;
L2 — 试样宽度，L₂=40 mm。
图 3 红 外 光 学 玻 璃 试 样
试样顶角α的大小，按式(1)计算。
style="width:2.55997in;height:0.61996in" /> …………………… (1)
式 中 ：
n— 试 样 测 试 波 段 的 平 均 折 射 率 。
注1:n 由材料方提供，精确到小数点后1位。
注2:试样顶角α值与试样折射率n 的关系参考表1。
表 1 试 样 顶 角 α 值 与 试 样 折 射 率n 的 关 系 参 考 表
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style="width:3.64651in" />GB/T 34184—2017
试样的精度要求如下：
a) 顶角α偏差为±10',塔差应不超过10";
b) 第二光学平行差应控制在3'以内；
c) A 、B 面的面形偏差：光圈优于2,局部光圈优于0.5。
测试环境温度应在22℃±5℃范围之内；温度变化稳定在±0.5 ℃范围内。
测试环境相对湿度应不大于70%。
7.1 试样应在符合第6章要求下放置24 h 以 上 。
7.2 将单色仪波长设置为550 nm, 测定零位。
7.3 不放置试样，测入射方向与零位之间的夹角 Sq3。
7.4 将被测试样放置于试样工作台上，测量试样顶角的角度值α。
7.5 将单色仪波长设置到所需测量的波长。
7.6 转动工作台，测试 Sq1 和 Sq2。
8.1 入 射 角i 按式(2)计算。
i=0.5\|Sq1—Sq3\| (2)
style="width:4.06659in;height:0.63316in" /> (3)
8.3 测试环境下波长λ的红外折射率n。按式(4)计算。
no=√sin²φ+2sinøcosasini+sin²i/sina …………………… (4)
式 中 ：
no—— 测试环境下波长λ的折射率。
8.4 将测试环境下波长λ的红外折射率修正到特定条件下的红外折射率，采用附录
B 中计算公式。
8.5 红外波段色散系数按式(5)、式(6)和式(7)计算。
U₂=(n₂- 1)/(n₁-n₃)
u₄=(n₄- 1)/(n₃-n₅)
U₁0.s=(n₁0.6- 1)/(ns—n₁2.s)
式 中 ：
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(5)
(6)
(7)
U₂ —2μm 波长的色散系数；
GB/T 34184—2017
n₂ —2μm 波长的折射率；
mi —1μm 波长的折射率；
n₃——3μm 波长的折射率；
v₄ —4μm 波长的色散系数；
n4 ——4μm波长的折射率；
n;—3μm 波长的折射率；
ns — 5μm 波长的折射率；
D₁0.6—— 10.6μm 波长的色散系数；
ni₀ .6—— 10.6 μm 波长的折射率；
ns ——8μm波长的折射率；
ni₂ .s—— 12.5μm 波长的折射率。
本方法的红外折射率测试不确定度计算见附录C。
红外光学玻璃红外折射率检测报告至少应包含以下内容(参见附录 D):
a) 实验室名称、联系方式；
b) 检测依据、测试设备；
c) 委托单位；
d) 测试日期；
e) 试样名称及编号、规格；
f) 环境温度、环境湿度、环境大气压；
g) 测试波长λ及对应的折射率；
h) 测试、复核、审定人员签字并盖公章。
style="width:2.43332in;height:2.03346in" />GB/T 34184—2017
(规范性附录)
试样的折射率等于或低于1.8的外观与精度要求
A.1 试样外观
折射率等于或低于1.8的红外光学玻璃的试样外观要求见图 A.1。
style="width:1.71997in;height:1.68674in" />C
style="width:2.27331in;height:2.12652in" />
说明： A、B和
L3
₄
C—— 试样通光面；
— 试样高度，L₃=30
— 试样宽度，L=40
mm;
mm。
图 A.1 折射率等于或低于1.8的红外光学玻璃试样
A.2 精度要求
试样的精度要求如下：
a) 顶角α以及两底角偏差为±10',塔差应不超过10";
b) 第二光学平行差应控制在3'以内；
c) A、B 和 C 面的面形偏差：光圈优于2,局部光圈优于0.5。
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(规范性附录)
折射率修正值计算公式
B. 1 气压对折射率的影响按式(B. 1) 进行修正。
style="width:3.85341in;height:0.65318in" />
式中：
△n,—— 气压对折射率的修正值；
p — 测试时的气压值，单位为帕(Pa);
Do 标准大气压值，单位为帕(Pa)。
B.2 温度对折射率的影响按式(B.2) 进行修正。
△n,=β×(t—20)
式中：
△n,— 温度对折射率的修正值；
t —— 测试时的温度值，单位为摄氏度(℃);
β — 试样的折射率温度系数。
B.3 波长λ的折射率 n, 按 式(B.3) 计算。
n=n₀+ △np+ △n,
式中：
na—— 波长λ的红外折射率。
… … … … … … … …(B. 1)
… … … … … … …(B.2)
… … … … … … … …(B.3)
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(规范性附录)
红外折射率测试不确定度计算方法
C. 1 数学模型
该方法是通过测量样块顶角α,光束入射角 i,
折射角φ计算出折射率值，属间接测量，按式(C. 1)
计算 ：
n=√sin²φ+2sinpcosasini+sin²i/sina … … … … … … … …(C. 1)
C.2 测量不确定度主要来源
C.2. 1 样块顶角α,光束入射角 i, 折射角φ,3个角测量引入不确定度用uc(n)
表示。
C.2.2 样品温度测量误差引入的不确定度用uc(t) 表示。
C.2.3 波长测量误差引入的不确定度用uc(λ) 表 示 。
C.2.4 单次测量作为测量结果，由测量重复性误差引入的不确定度用 uA 表示。
C.3 测量不确定度分量的计算及其合成
C.3. 1 不确定度 uc(n) 根据数学模型和不确定度传递定律，按式(C.2) 、 式
(C.3) 、 式 (C.4) 和 式(C.5)
计算：
uc²(n)=Ci²uc²(i)+C₂²uc²(φ)+C₃²uc²(a) … … … … … … … …(C.2)
C₁=8,/0,=—(sinpcosacosi+sinicosi)/(nsin²a) … … … … … … …(C.3)
C₂=δ,/8,=—(cospcosasini+sinøcosp)/(nsin²a) … … … … … … …(C.4)
C₃=δ,/8,=-(sinpsini-n²cosa)/(nsin²a) … … … … … … … …(C.5)
式 中 ：
Ci— 相对于入射角 i 的灵敏系数；
C:— 相对于折射角φ的灵敏系数；
C₃—— 相对于顶角α的灵敏系数。
C.3.2 不确定度 uc(t) 按 式(C.6) 计 算 ：
uc(t)=( △t×β)/k … … … … … … … …(C.6)
式 中 ：
△t— 样品的温度测试误差；
k — 计算系数， 一般取2。
C.3.3 不确定度 uc(λ) 按 式(C.7) 计 算 ：
uc(λ)=( △n× △λ)/k … … … … … … … …(C.7)
式 中 ：
△n—— 样品单位波长的折射率变化值；
△λ — — 单色仪的波长测量误差。
C.3.4 不确定度uA 按 式(C.8) 计 算 ：
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style="width:2.61991in;height:1.07998in" />
式 中 ：
xk- 第 k 次 测 量 的 折 射 率 ；
x 次 测 量 的 折 射 率 平 均 值 。
C.3.5 合 成 不 确 定 度 uc 按 式(C.9) 计 算 ：
uc=[uc²(n)+uc²(t)+uc²(λ)+uʌ²]5
C.3.6 扩展不确定度U 按式(C. 10) 计算：
UJ=kXu
…………… …… (C.8)
… … … … … … … …(C.9)
… … … … … … … …(C. 10)
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(资料性附录)
红外光学玻璃红外折射率检测报告
红外光学玻璃红外折射率检测报告的格式参见表 D.1
表 D.1 红外光学玻璃红外折射率检测报告
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