【正文】 調(diào)節(jié)工作臺(tái)的 調(diào)平螺釘，是被測(cè)角兩表面法線 構(gòu)成的平面與由平行光管視軸和 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡視軸構(gòu)成的平面相平行。 ??? 0180A2nA② 度盤 平行光管 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 1n?第二節(jié) 測(cè)角技術(shù)的應(yīng)用 一、在精密測(cè)角儀上測(cè)量棱鏡的角度 （三）用分割平行光束定位對(duì)準(zhǔn)測(cè)量棱鏡頂角（方法三） ? 使被測(cè)角 A的棱線對(duì)向平行光管，則由平行光管射出的平行 光束分成兩半，分別射到平面①和平面 ② 上， 如圖 37（ b）所示。首先使自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 轉(zhuǎn)到正對(duì)著平面①反射光線的方 向，觀察到平行光管狹縫的反射像。 當(dāng)反射像和分劃板刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí)， 就可以在度盤上取得第一個(gè) 讀數(shù)； A?① ② 平行光管 度盤 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 工作臺(tái) 第二節(jié) 測(cè)角技術(shù)的應(yīng)用 一、在精密測(cè)角儀上測(cè)量棱鏡的角度 然后使自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到正對(duì)著平面 ② 反射光線的方向，再 次觀察到平行光管狹縫的反射像，并使它與分劃板刻線對(duì)準(zhǔn)， 從度盤上又可取得一個(gè)讀數(shù)。兩讀數(shù)之差即為圖中的角 。 很容易看出，被測(cè)角 A為 : 這里自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡也是作為普通 望遠(yuǎn)鏡使用。測(cè)量之前還必須借 助工作臺(tái)調(diào)平螺釘調(diào)節(jié)棱鏡的 位置，使平面①和 ② 的法線構(gòu)成 的平面與旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡時(shí)由視軸 掃出的平面平行。 ?A?① ② 平行光管 度盤 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 工作臺(tái) ∠A= φ /2 第二節(jié) 測(cè)角技術(shù)的應(yīng)用 二、光學(xué)玻璃折射率的測(cè)量 ? 作為成像光學(xué)系統(tǒng)的介質(zhì)材料，光學(xué)玻璃對(duì)折射率的要求 是很嚴(yán)格的，在光學(xué)玻璃整個(gè)熔制過(guò)程中，需要不斷地進(jìn)行 折射率測(cè)量，以便控制折射率的變化，和即使糾正偏差，保 證成品玻璃的折射率在嚴(yán)格的質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)。 ? 眾所周知，折射率是以光在真空中的傳播速度與在介質(zhì)中 的轉(zhuǎn)播速度之比來(lái)定義的，但是要通過(guò)測(cè)量光速度來(lái)得到折 射率顯然是很難辦到的，光學(xué)玻璃折射率的測(cè)量主要借助于 折射定律，即通過(guò)測(cè)量光線在不同介質(zhì)中傳播時(shí)偏折的角度 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，測(cè)角技術(shù)是測(cè)量光學(xué)玻璃折射率的基礎(chǔ)。重點(diǎn)介 紹常用的 V棱鏡法，另外介紹一種適合折射率自動(dòng)測(cè)量的直 角照射法。 第二節(jié) 測(cè)角技術(shù)的應(yīng)用 二 、光學(xué)玻璃折射率的測(cè)量 （一）用 V棱鏡測(cè)量光學(xué)玻璃的折射率 圖 38為測(cè)量原理圖。 V棱鏡是一塊帶有 “ V”字形 缺口的長(zhǎng)方形棱鏡。它是有兩塊材料完全相同、折射均為 的 直角棱鏡膠合而成， V形缺口的張角為 ∠ AED=90176。 ，兩個(gè)尖棱 的角度 ∠ BAE =CDE=45176。 。 ? 將被測(cè)玻璃樣品磨出構(gòu)成 90176。 的 兩個(gè)平面，放在 V棱鏡的 V形缺口內(nèi)。 由于樣品角度加工的誤差，被測(cè)樣 品的兩個(gè)面和 V形缺口的兩個(gè)面之 間會(huì)有空隙，需要在中間填充一些 折射率和被測(cè)樣品折射率接近的液體， 0n?045 1? 2?BA DCE（一） V棱鏡法 ? 這種液體稱為折射液。其作用一是防止光線在界面上發(fā)生 全反射，二是即使樣品加工 90176。 角不準(zhǔn)確，加上折射液之 后，近似于一個(gè)準(zhǔn)確的 90176。 角，三是樣品表面只需要細(xì)磨， 免去拋光的麻煩。 ? 以單色平行光垂直入射 V棱鏡的 AB面，如果被測(cè)樣品的折射 率 n和已知的 V棱鏡折射率 相同，則整個(gè) V棱鏡加上被測(cè)棱鏡 玻璃樣品就像一塊平行平板玻璃一樣，光線在兩接觸面上不 發(fā)生偏折。所以最后出射光線也將不發(fā)生任何偏折。如果兩 者折射率不同，則光線在接觸面上發(fā)生偏折，最后的出射光 線相對(duì)于入射光線就要產(chǎn)生一偏折角。 0n（一） V棱鏡法 很明顯，偏折角 的大小和被測(cè)玻璃樣品的折射率有關(guān)。 V棱 鏡法就是通過(guò)測(cè)量偏折角 的的準(zhǔn)確值，計(jì)算出被測(cè)玻璃的 折射率 。 （ 1）若 ，入射光垂直于 AB面 ,在各個(gè)分界面上應(yīng)用 折射定律可得： ?n?045 1? 2?BA DC?0nn?? ?? ? ? ?????????????????s ins in45s in45s in45s in45s in20200101000nnnnn?? 22020 s ins in ??? nnn消去ω 1和ω 2 E)(n)( 0n)(0n圖 38 a （一） V棱鏡法 若 則光線通過(guò) CD面后的偏折方向如圖（ b）所示， 將兩種情況的公式合寫為： 式（ 36）是 V棱鏡法的原理公式。 測(cè)得出射光線相對(duì)于入射角 ， 根據(jù)已知的 V棱鏡的折射率 ， 就可算出被測(cè)玻璃的折射率 。 E?0451?2?BADC)( 0n)(n)( 0n0nn?? ?? ? ? ?????????????????s ins in45s in45s in45s in45s in20200101000nnnnn圖 38 b ?? 22020 s ins in ??? nnn)63(s ins in 22020 ???? ?? nnn?0nn（一） V棱鏡法 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（ 36）中的正負(fù)號(hào) 可根據(jù)出射光線的偏折方向來(lái)確定。如圖 38（ a）所示方向偏 折時(shí)取正號(hào)；如圖 38（ b）所示方向時(shí)，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(lái)區(qū)分正負(fù)號(hào)。對(duì)于 ，度盤上的 角的讀數(shù)是在 0176。 ～ 30176。 范圍內(nèi)；對(duì)于 的情況， 角的讀數(shù)是在 360176。 ～ 330176。 范圍內(nèi)。 0nn?0nn?0nn?0nn??0nn?0nn??（一） V棱鏡法 ? 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) JCZ1型 V棱鏡折光儀做起誒普通光學(xué)玻璃折射率測(cè)量 的標(biāo)準(zhǔn)儀器。 （一） V棱鏡法 圖 39是其光學(xué)系統(tǒng)圖。它主要由平行光管、 V棱鏡、對(duì)準(zhǔn)望 遠(yuǎn)鏡、度盤和讀數(shù)顯微鏡等組成。（圖略） （一） V棱鏡法 ? 平行光管給出一束單色平行光，其視軸應(yīng)與 V棱鏡入射面 垂直，分劃板 4上刻有一條和 V棱鏡的 V型缺口底棱相平行的 細(xì)線作為目標(biāo)線。為了減少雜散光，分劃板上透光部分只有 中間一條窄帶，其余部分不透光。分劃板由單色光源通過(guò)聚 光鏡 2和濾色片 2照亮。 ? 對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡用于對(duì)準(zhǔn)平行光管的目標(biāo)線經(jīng)過(guò) V棱鏡和被測(cè) 玻璃的像。它由望遠(yuǎn)鏡 分劃板 9和目鏡 10組成。對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn) 鏡和度盤 14連在一起繞水平主軸 O～ O旋轉(zhuǎn)，使它對(duì)準(zhǔn)出射光 線方向。它的分劃板上是一對(duì)短雙線，如圖 39 所示，用它 作為目標(biāo)像的瞄準(zhǔn)線。 （一） V棱鏡法 ? 圖中還給出了在對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中所看到的正好對(duì)準(zhǔn)目標(biāo) 像時(shí)的圖像。為了保證在可見(jiàn)光范圍內(nèi)用各種波長(zhǎng)單色光照 明時(shí)，目標(biāo)線像與雙短線之間都看不出視差，準(zhǔn)直物鏡 5和 望遠(yuǎn)鏡 8都應(yīng)采用復(fù)消色差物鏡。 ? 讀數(shù)顯微鏡是用來(lái)讀出度盤轉(zhuǎn)角的它由顯微物鏡 15，梯形 棱鏡 16和測(cè)微目鏡組成。這里采用的是阿基米德螺旋式測(cè)微 目鏡。儀器度盤的分劃格值為 1176。 ，利用測(cè)微目鏡細(xì)分，可 以讀到 176。 。圖 310是讀數(shù)顯微鏡的視場(chǎng)情況。圖中讀 數(shù)為 176。 ，最后一位是估讀的。 （一） V棱鏡法 光線的偏折角 θ 按下列步驟進(jìn)行測(cè)量： (1)首先要調(diào)節(jié)儀器的零位，即當(dāng)對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡直接瞄準(zhǔn)來(lái)自 平行光管的沒(méi)有偏折的光線時(shí)，讀數(shù)應(yīng)是 0176。 。本儀器帶有 一塊校正零位的標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊，它是從 V棱鏡的同一塊玻璃上 切下來(lái)加工而成的。調(diào)整零位時(shí)，將它放在 V棱鏡的缺口內(nèi)， 中間加少許折射率與已知的 接近的折射液。由于 V棱鏡與標(biāo) 準(zhǔn)塊的折射率完全相同，光想通過(guò)時(shí) 不發(fā)生偏折。用望遠(yuǎn)鏡 的瞄準(zhǔn)雙線對(duì)準(zhǔn)平行光管的目標(biāo)線，此時(shí)讀數(shù)應(yīng)為 0176。 。如有 偏差應(yīng)校正好，或者記下零位讀數(shù)，在以后的讀數(shù)中減去。 0n（一） V棱鏡法 (2)在被測(cè)樣品的兩直角面上涂上少許與樣品折射率接近的折 射液，然后將它放在 V棱鏡的缺口內(nèi)，并注意排除其間的氣泡。 （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，找到平行光管目標(biāo)線的像。并用瞄準(zhǔn) 雙線與之對(duì)準(zhǔn)。 （ 4）用讀數(shù)顯微鏡的測(cè)微目鏡讀出 此時(shí)度盤位置的準(zhǔn)確讀 數(shù)，經(jīng)零位修正后就是所要測(cè)量的偏轉(zhuǎn)角 。 （ 5）利用式（ 36）就可計(jì)算出被測(cè)玻璃的折射率 。為了 快速測(cè)量的需要，通常采用事先編好制的 與 的表格。根據(jù)測(cè)得的 值，使用表格數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算就得 到 值。 ??)( 0nnn ?????n)63(s ins in 22020 ???? ?? nnn（一） V棱鏡法 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： 由式（ 36）可求得 )73()()( 220220????????????????????? ?????nnnnn)(n?)83()(4)s in2(2s in)(2s in1202220202200?????????????????nnnnnnnnnnn????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 （一） V棱鏡法 將式（ 38）代入（ 37）可得： 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(guò)精密測(cè)量，當(dāng)要求 時(shí)，要求 不大于 。 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。 )93()()(16 )s i n2(2s i n)()(2 s i n1 220222202022022220 ????????????? ???????nnnnnnnnnn1?n??2?)( 0n? 6102 ???? /2 e?? e??5102)( ???n?（一） V棱鏡法 （ 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。 考慮上述誤差因素，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(guò)程 和兩次讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)過(guò)程，所以上式中有系數(shù) 2。當(dāng)要求 時(shí)， 應(yīng)不大于 6″。