单轴晶光学晶体折射率测量方法

单轴晶光学晶体折射率测量方法

国家标准 GB/T39865一2021 单轴晶光学晶体折射率测量方法 Methodformeasuringrefraetiveindexofuniaxialoptiealerystals 2021-03-09发布 2021-10-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/39865一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由建筑材料联合会提出 本标准由全国人工晶体标准化技术委员会(SAC/TC461)归口 本标准起草单位:山东大学、工程物理研究院化工材料研究所、建材检验认证集团股份有 限公司、科学院福建物质结构研究所 本标准主要起草人:王善朋、陶绪堂、孙涧,尹文龙、吕奎霖、乔杰,李春龙、郑国宗
GB/39865一2021 单轴晶光学晶体折射率测量方法 范围 本标准规定了单轴晶光学晶体折射率测量方法的环境要求,测量原理与方法、检测仪器要求,待测 量样品准备、测量步骤、数据处理和不确定度评定 本标准适用于单轴晶光学晶体的折射率测量,其他光学晶体的折射率测量可参照执行 测量环境要求 测量环境要求如下 温度:21C士3,测量过程中温度变化不大于0.5C; a b 相对湿度:不大于30%; 振动;满足设备对环境的振动要求 测量原理 垂直人射法测量单轴晶光学晶体折射率的测量原理如图1所示 通过测量人射光经过待测晶体的 折射角和人射角,由折射定律计算获得待测晶体的折射率 被测晶体加工成直角棱镜样品,晶体光轴位 于人射直角面内,当特定波长的非偏振平行光垂直人射到直角面时,由于o光和e光的折射率不同,纷 过晶体后在出射面发生不同角度折射,通过自准直仪分别测量o光的折射角i,和 光的折射角i.及人 射角0,由公式(1)和公式(2)计算可得样品的折射率n,和n sini n sin/ Slni 1 sin0 式中 n o 光折射率; e光折射率; n 光折射角 o e 光折射角
GB/T39865一2021 说明: -光源; -人射面 -出射面; 自准直仪转动轨迹; 自准直仪 自准直仪 图1 垂直入射法测量原理图 仪器要求 4.1所采用的仪器为折射率测量仪 4.2折射率测量仪光源的要求;波长范围满足晶体折射率测量要求 4.3折射率的测量不确定度应达10-" 样品 5 5.1晶体样品需加工成直角棱镜,样品示意图如图2所示
GB/39865一2021 说明 人射光 2 人射面; 出射面; 出射光; dhed而 人射面 ae面 出射面; 样品顶角; ,和, -折射角 图2待测单轴晶体样品示意图 5.2待测样品顶角0应保证人射光在出射面abef不发生全反射,范围宜10"35" 直角面abl和斜面ahe分别为抛光的人射面abe和出射面abef,尺寸为10mmx10 5.3 mm一 ,且应保证M体直角面aad以及斜面wa/与底面d/垂直 20mm×20mm," 人射面abcd和出射面 abe为抛光面,面形应优于0.2A(a=632.8nm),其他表面为毛面 5.4待测样品选择晶体光轴垂直或平行于棱镜直角边,光轴与人射面abncd法线夹角90"士5' 5.5待测样品置于测量环境中2h5h以上 5.6待测样品表面不应有污遗、擦痕 测量步骤 6.1确认光源、探测器、计算机等均处于正常工作状态并检查接线是否正确 利用仪器自带校准程序 对仪器进行校准 6.2将待测样品置于样品台中心,底面adf与样品台接触,旋转样品台使待测样品的人射面ahbcd和 出射面abef的法线方向位于测角仪测量范围内 6.3旋转自准直仪,使自准直仪的校准十字光垂直人射到出射面abef,反射的十字光在自准直仪中形 成十字像,微调样品台水平调节旋钮,使十字像与屏幕十字中心重合 6.4旋转自准直仪,使自准直仪的校准十字光垂直人射到人射面abrcd,反射的十字光在自准直仪中形
GB/T39865一202 成十字像,微调样品台水平调节旋钮,使十字像与屏幕十字中心重合 6.5多次重复步骤6.3和6.4,确保待测样品的人射面ahe和出射面abe分别与自准直仪的光轴 垂直 6.6测量人射面abrcd与出射面ahef的夹角,重复测量6次,取算术平均值即为样品顶角0 6.7 旋转样品台,使样品人射面abed与人射光垂直 6.8旋转自准直仪,直至自准直仪探测到两束折射光信号,分别得到两束折射光的折射角 当被测量 晶体为正单轴晶时,折射角较小的为e光折射角i.,折射角较大的为o光折射角i.;当被测量晶体为负 单轴品时,折射角较小的为o光折射角i ,折射角较大的为e光折射角i 6.9将测量得到的o光或e光的折射角和人射角带人公式(1)和公式(2),计算得到n,和n 6.10重复步骤6.8一6.9,重复测量次数不少于6次,计算算术平均值丽 和刀 6.11更换不同波长光源,重复步骤6.8一6.10,得到不同波长处晶体折射率n,和n 测量不确定度 7.1测量不确定度来源 测量不确定度来源主要包括以下方面: 待测样品光轴与通光面法线垂直度引人的不确定度; a) b 光线人射方向与人射面abred垂直度引人的不确定度; 样品的人射面abcd和出射面abef的面形引人的不确定度 c d 测量环境温度变化和样品中的残存应力引人的不确定度; 测量仪器引人的不确定度 e f 重复测量引人的不确定度 7.2测量不确定度分量评定 测量不确定度分量评定如下 待测样品光轴与通光面法线垂直度引人的不确定度,可以忽略不计; a b 光线人射方间与人射面wk垂直陛引人的不确定陛,可以忽略不计 c 样品的人射面ahed和出射面ave的面形引人的不确定度,可以忽略不计 测量环境温度变化和样品中的残存应力引人的不确定度,可以忽略不计; d e 测量仪器引人的不确定度u为B类不确定度,由设备校准报告给出; f 重复测量引人的不确定度u为A类不确定度,通过公式(3)计算 41 N(N一1 式中 折射率的测量次数; N 折射率N次测量的平均值 折射率测量引人的合成标准不确定度u可通过公式(4)计算 u=u十 7.3合成标准不确定度 根据公式(3)和公式(4)可得,折射率n的合成标准不确定度u，可表示为:
GB/39865一2021 习 (n一n 5 #*#* u u12 N(N一1 式中: 折射率的测量次数; N 折射率N次测量的平均值 7.4扩展不确定度 选取包含因子卜=2,待测样品折射率n的扩展不确定度u(n)按公式(6)计算 u(n=k4 7.5测量结果表示 待测样品折射率n,和n按公式(7),公式(8)计算 n =n 士u(n n =n 士u(ne 测量报告 测量报告内容一般应包括下列信息(参见附录A): 测量样品情况,包括样品来源、名称,编号,形状、尺寸,数量 b)测量项目名称; 测量设备名称,型号和厂家等; c d)测量环境,如洁净度、温度和相对湿度等; 测量结果,包括单次测量值、平均值和不确定度 e f 测量人和测量日期 测量所使用的标准(包括发布或出版年号). g
GB/T39865一2021 附 录 A 资料性附录) 测量记录与报告 测量数据的记录与报告宜按照表A.1的格式来编写 表A.1测量记录与报告 送检单位 送检日期: 检测设备 设备状态: 环境温度 相对湿度 样品编号 棱镜顶角(0) 依据标准 光源波长/nm 折射率测量结果 检测人 检测日期 核验人 核验日期

单轴晶光学晶体折射率测量方法GB/T39865-2021

单轴晶是一种具有特殊光学性质的晶体，在光学设备和仪器中应用广泛。而折射率是衡量物质在光学过程中光线传播速度的重要参考指标。因此，对单轴晶光学晶体折射率的准确测量十分重要。

GB/T39865-2021是由国家市场监督管理总局发布的单轴晶光学晶体折射率测量方法标准，本标准规定了通过缩短单轴晶光学晶体样品长度来测量其折射率的方法和步骤。

测量方法

按照GB/T39865-2021标准，单轴晶光学晶体折射率的测量方法包括以下步骤：

1. 准备单轴晶光学晶体样品，将其固定在测量装置上。
2. 利用一束平行光线通过样品，测量出样品长度。
3. 缩短样品长度，再次测量通过样品的光线长度。
4. 根据两次测量结果计算折射率。

特别需要注意的是，在测量过程中要保证单轴晶光学晶体样品处于稳定状态，避免因样品移动导致的误差。

实例分析

下面以石英晶体为例进行折射率测量。首先，将石英晶体样品固定在测量装置上。然后，通过样品的两端传入一束平行光线，测量出样品长度为10cm。

接下来，我们需要缩短样品长度。通过调节测量装置，可以缩短样品长度到5cm，并再次测量通过样品的光线长度。此时测量结果为8cm。

根据GB/T39865-2021标准中给出的公式：

我们可以计算出石英晶体样品的折射率为1.5。

结论

单轴晶光学晶体折射率测量是一项非常重要的工作，GB/T39865-2021标准的发布对于标准化和规范化该项工作具有积极的意义。在实际测量中，需要严格按照标准要求进行操作，以确保测量结果的准确性和可靠性。

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