ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
МАТЕРИАЛЫ ОПТИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
И
70 коп. БЗ 11-90/898
здание официальноеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ
Москв
а
УДК 681.7.03.001.4:006.354 Группа П49
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МАТЕРИАЛЫ ОПТИЧЕСКИЕ
М
ГОСТ
28869—90
етоды измерений показателя преломленияOptical materials.
Methods of measuring the refractive index
ОКСТУ 4409
Дата введения 01.01.92
Настоящий стандарт распространяется на оптическое стекло (далее—стекло) и оптические кристаллы кубической сингонии (далее — кристаллы) и устанавливает обязательные методы измерений показателя преломления (гониометрические и рефрактометрические) в видимой и инфракрасной областях спектра.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Метод измерения показателя преломления следует выбирать в зависимости от предельной погрешности измерений, приведенной в приложении 1, технико-экономической целесообразности выполнения требований к изготовлению образца для измерений, установленных для каждого метода.
В случае необходимости проведения измерений показателей преломления и дисперсий с повышенной точностью требования к качеству измеряемых образцов, к. средствам и условиям измерения должны устанавливаться в зависимости от конкретного объекта и цели измерения, с учетом особенностей используемого прибора и заданной погрешности.
Гониометрические методы включают:
метод наименьшего отклонения;
метод автоколлимации.
Рефрактометрические методы включают: |
метод измерения на рефрактометре Пульфриха;
метод измерения на V-рефрактометре;
Издание официальное
© Издательство стандартов, 1991
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР‘ метод измерения на рефрактометре Аббе;
метод измерения на компенсационном рефрактометре;
интерференционный сравнительный метод измерения (метод Обреимова).
Измерение показателя преломления проводят для длин волн, при которых нормируют качество или характеризуют свойства оптического материала.
По измеренным показателям преломления вычисляют значения средней дисперсии и коэффициента дисперсии. Значения частных дисперсий и относительных частных дисперсий вычисляют при необходимости.
Длины волн и соответствующие им линии спектра химических элементов указаны в приложении 2.
Все использованные средства измерений должны быть поверены или аттестованы.
Выбор методов измерения показателя преломления — па приложению 1.
МЕТОД НАИМЕНЬШЕГО ОТКЛОНЕНИЯ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ НА ГОНИОМЕТРЕ
Сущность метода
Метод наименьшего отклонения основан на измерении преломляющего угла 0 образца в форме призмы с главным сечением 1 в виде равнобедренного треугольника и угла наименьшего отклонения єл луча с длиной волны X, проходящего в призме параллельно ее основанию (черт. 1).
Показатель преломления (п(Х)) рассчитывают по формуле ©-К
sin 5—
П(Х)=- 1 . (1)
sin 2
Т р е б о в а н и я к отбору образцов
Отбор образцов следует проводить по технической документации, утвержденной в установленном порядке.
Образец оптического материала должен иметь форму трехгранной равнобедренной призмы с преломляющим углом О, соответствующим требованиям формулы
0=2 [ arcsin (61>;5) ] . (2)
Длина рабочих сторон АВ и ВС главного сечения образца должна обеспечивать требование к предельному углу разрешения зрительной трубы (п. 2.3.1).
Размеры рабочей преломляющей грани образца должны быть не менее 30X50 мм.
Допуск плоскостности рабочих граней образца стекла не должен быть более 0,25 интерференционной полосы, образца кристалла — не более 0,5 интерференционной полосы.
Угол между рабочими гранями и опорной плоскостью, параллельной главному сечению призмы, должен быть 90 ° ±1
Поверхности рабочих граней образца, заключающие преломляющий угол 0, должны быть отполированы. Параметр шероховатости Кг ^0,050 мкм — по ГОСТ 2789.
В рабочем объеме образца не должно быть скоплений пузырей и включений.
Требования к качеству материала — по ГОСТ 23136:
оптическая однородность— 1-й категории;
бессвильность (категория и класс) — 1А;
двулучепреломление — 2-й категории.
Поверхности рабочих граней образца не должны иметь царапйн, точек, участков с недополировкой, а также налетов, пятен, пленок и других следов разрушения поверхностей.
Коэффициент пропускания т (К) образца должен быть не менее 0,30.
Т р е бо в а н и я к средствам измерений
Гониометры и гониометры-спектрометры, используемые для измерения показателя преломления, должны соответствовать требованиям табл. 1.
Та бл ица 1
Наименование показателя, размерность |
Значение показателя |
Диапазон длин волн, нм |
40'0—700 |
Диапазон измеряемых значений показателя преломления |
Не ограничен |
Продолжение табл. 1
. * Наименование показателя, размерность |
Значение показателя |
Диапазон измерения плоских углов |
0—360 ° |
Пределы допускаемой погрешности при измерении любого углового интервала |
+2" |
Предельный угол разрешения зрительной трубы, не более |
2,5" |
Источник излучения должен обеспечивать работу в области от 400 до 700 нм. В качестве источника излучения следует применять газоразрядные лампы с наполнителями: гелием, кадмием, натрием, ртутью, водородом.
Для контроля рабочих условий следует применять: термометр по ГОСТ 28498 с ценой деления не более 0,1 °С; барометр с ценбй деления не более 1 кПа;
гигрометр с ценой деления не более 5 % •
Т р е бо в а н и я к подготовке измерений
Подготовку прибора к измерению и проверку его работы проводят согласно прилагаемой к нему инструкции по эксплуатации.
Перед началом измерения образцы должны быть выдержаны в рабочем помещении в течение времени, достаточного для того, чтобы они приняли температуру окружающего пространства.
Рабочие поверхности образца должны быть тщательно очищены от загрязнений. Допускается для этого использовать этиловый спирт по ГОСТ 18300 или спирто-эфирную смесь для чистки Оптических деталей СЭ-90. . . .
Измерения следует проводить в затемненном рабочем помещении во избежание попадания на приемник излучения прямых световых потоков.
Т р е б о в а н и я к проведению измерений
Образец следует установить на столике гониометра так, чтобы он находился в центре поля зрения коллиматора и зрительной трубы, а его рабочие грани были перпендикулярны к визирной оси зрительной трубы;
световые пучки, падающие на его грани, отражающиеся от них и преломляющиеся, должны занимать середину отверстий объективов коллиматора и зрительной трубы.
Измерения показателя преломления следует проводить в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.
Измерения проводят при нормальных условиях рабочего пространства по ГОСТ 8.050:
температура воздуха, °С 20,0±0.,5
атмосферное давление, кПа 1і01,325± 1,500
относительная влажность воздуха, % ... 58± 10і
Колебание температуры во время измерений должно быть не более 0,5 °С.
Допускается проводить измерения показателя преломления при условиях, выходящих за пределы значений, характеризующих нормальные условия рабочего пространства, с учетом поправок на температурный коэффициент показателя преломления оптического материала и показатель преломления воздуха.
Пересчет показателя преломления следует проводить по формуле
”. (»-»« - fa -«-20Т. (3)
Го-мпіо, 2406030 ( 15997 ]
1)• 10«= [8342,13+ ——+ х
Р Г1-4-р(6,13—0,100/)10 ®1 ідо 99 0 343№1 (4)
Х Фб’,095'5 І 1+0,0036610/ J-/• |42,У2-П,34бД0|, (4)
где no (X) —показатель преломления материала образца при нормальных условиях;
п (А) — показатель преломления материала образца при условиях измерения;
N (X, р, t, f) — показатель преломления воздуха при условиях измерения;
Л/b (X)—показатель преломления воздуха при / = 20°С, р= = 101,325 кПа, f= 1,33 кПа;
р — давление воздуха, кПа;
t — температура, °С;
f — парциальное давление водяного пара, кПа;
ko — волновое число в вакууме, равное -у , мкм-1;
Рабг —температурный коэффициент показателя преломления материала.
Парциальное давление водяного пара f рассчитывают умножая относительную влажность в процентах в рабочем пространстве во время измерения на коэффициент пропорциональности К (табл. 2).
Пример пересчета приведен в приложении 3.
При невозможности или нецелесообразности приведения результатов измерения к значениям, соответствующим нормальным условиям фактические значения температуры, давления и влажности должны быть записаны в протоколе с результатами измерения.Таблица 2
t, сс |
К, кПа |
t, °С |
' К, кПа |
t, °С |
К, кПа |
10 |
0,0123 |
17 |
0,0193 |
24 |
0,0299 |
11 |
0,0131 |
18 |
0,0207 |
25 |
0,0317 |
12 |
0,0140 |
19 ’ |
0,0220 |
26 |
0,0336 |
13 |
0,0149 |
20' ; |
0,0233 |
27 |
0,0356 |
14 |
0,0160 |
21 ■ |
■ 0.0249 |
28 |
0,0377 |
15 |
0,0171 . |
22 |
■ ■ 0,0264 |
29 |
0,04’00 |
16 |
6,0181 |
23 |
0,0281 |
30 |
. 0,0424 |
Перед началом;-и после окончания измерений следует измерять температуру, воздуха вблизи измеряемого образца, атмосферное давление и относительную влажность в рабочем помещении. За окончательный резул'ьтат;щринимают среднее арифметическое полученных значений. -
Измерения каждого .преломляющего угла следует проводить на трех участках лимба/При измерении каждого угла снимают не менее трех отсчетов, находят среднее арифметическое полученных значений: ■ ’ ■• • - - - - - ;
Т р е б о в а н и я к обработке и оформлению результатов и з м е:р ени'йг ’
Значение показателя преломления рассчитывают по формуле (I). Расчет проводят до десятичного знака, на порядок большего, чем предельная погрешность измерений.
Результаты измерений и-расчетов вносят в журнал, форма которого утверждена в установленном’порядке, и в документ на поставку продукции (паспорт) .
МЕТОД АВТОКОЛЛИМАЦИИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ НА ГОНИОМЕТРАХ
Сущность метода
1. Метод автоколлимации основан на измерении преломляющего угла 0 образца в форме призмы с главным сечением в виде прямоугольного треугольника и автоколлимационного угла падения (равного углу выхода) 6 луча с длиной волны X, проходящего в призме параллельно ее основанию и перпендикулярно отражающей грани (черт. 2).
2. Показатель преломления (п (^)) рассчитывают по формуле
Т
п(Х)=
sin
sinO
(5)
Отбор образцов — поп. 2.2.1.
Образец оптического материала должен иметь форму трехгранной прямоугольной призмы с преломляющим углом &, соответствующим требованиям формулы
0==arcsin (6>
Длина рабочих граней главного сечения образца должна обеспечивать требования к предельному углу разрешения зрительной трубы (коллиматора).
Размеры рабочей преломляющей грани образца должны быть не менее 30X50 мм.
Допуск плоскостности рабочих граней образца —по п. 2.2.4.
Допуск плоскостности рабочих граней образца стекла для измерения на автоматизированном гониометре-спектрометре — 0,2 интерференционной полосы, образца кристалла — 0,5 интерференционной полосы.
Допуск плоскостности рабочих граней образца бескислородных стекол для измерения на инфракрасном гониометре — две интерференционные полосы.
Требования к обработке поверхности рабочих граней образца —• по п. 2.2.5.
На поверхности рабочей отражающей грани образца должно быть нанесено зеркальное покрытие, обеспечивающее спектральный коэффициент отражения не менее 0,90.
Требования к качеству материала образца — по пп. 2.2.6, 2.2.7.
Т р е б о в а н и я к средствам измерений
Гониометры и гониометры-спектрометры, используемые для измерения показателя преломления, должны соответствовать требованиям табл. 3.