阿貝折射儀的影響因素

宋偉麗 葉帥

吉林市計量測試技術(shù)研究院 吉林吉林 132013

物質(zhì)的重要光學(xué)常數(shù)包括折射率以及平均色散，通過對兩個參數(shù)進行測量，可以對其純度以及色散大小等光學(xué)性能進行充分了解，本文對阿貝折射儀的折射率示值誤差和平均色散示值誤差的兩個重要參數(shù)的影響因素進行研究與分析，現(xiàn)報道如下：

1 儀器測量原理

阿貝折射儀的測量原理是將測試樣緊貼于一已知折射率的折射棱鏡，將試樣的折射率根據(jù)光線全反射臨界角來進行求解。當(dāng)使用白光照明儀器時，可以將被測試樣和折射棱鏡產(chǎn)生的綜合色散選擇直角色散棱鏡來進行抵消，如此便可以在消色散位置得到一個較為清晰的臨界線，此時可以得到D 譜線的折射率nD，同時需要對它所旋轉(zhuǎn)的角度加以借助，通過色散分度圈上的讀數(shù)Z 值和折射率nD來對被測試樣的平均色譜nF-nc 計算出[1-2]。

2 折射率示值誤差

（1）環(huán)境條件。相對濕度：＜85%，溫度：（20±3℃）

（2）測量標(biāo)準(zhǔn)。折射率標(biāo)準(zhǔn)塊：不確定度為δ=5×10-5（k=3）。K 應(yīng)為斜體

（3）測量過程。檢定規(guī)程的相關(guān)要求為，采用四種標(biāo)準(zhǔn)塊和相應(yīng)的折射液在白光照明的條件下進行分開測量，在兩個消色散位置上每種標(biāo)準(zhǔn)塊均各取一次折射率讀數(shù)，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要重復(fù)測量4 次以上，得出8 個以上的折射率測得值，最后將這些測得值處理后取平均值。二者的標(biāo)準(zhǔn)值之差，即為對該標(biāo)準(zhǔn)塊折射率測量的示值誤差。

2.1 測量模型

（1）測量模型。

其中，阿貝折射儀折射率的示值誤差為 ，被測阿貝折射儀的折射率示值為 ，折射率標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)準(zhǔn)值為 ，折射率標(biāo)準(zhǔn)塊受溫度變化引起的折射率為 。

（2）靈敏系數(shù)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來源

（1）被測阿貝折射儀的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm）u 都應(yīng)為斜體

（2）測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm1）

（3）分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm2）

（4）環(huán)境溫度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDt）

（5）折射率標(biāo)準(zhǔn)塊引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDn）

2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

（1）被測阿貝折射儀的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm）①測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm1）

我們例子選取折射率標(biāo)準(zhǔn)塊F2，其8 次的測量數(shù)據(jù)分別為1．6128，1．6129，1．6129，1．6129，1．6129，1．6129，1．6129，1．6130。其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm1）為：

μ（nDm1）=1．25×10-5

②分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ（nDm2）

結(jié)果為：

（3）環(huán)境溫度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定分量μ（nDt）

折射率溫度系數(shù)最大的為ZF2，其系數(shù)值為61×10-4/℃。因為溫度范圍為17-23℃，其由于溫度變化而引起來的變化量最大值為

根據(jù)結(jié)果顯示，其符合正態(tài)分布的規(guī)律，由于溫度變化所引起來的標(biāo)準(zhǔn)不確定分量結(jié)果為：

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

結(jié)果為：

2.5 擴展不確定度評定

當(dāng)置信概率約為95%，k=2 時，即

得出的結(jié)果為：U=7．4×10-5（k=2）。

3 平均色散示值誤差

3.1 測量方法

（1）測量依據(jù)。測量依據(jù)為《阿貝折射儀檢定規(guī)程》（JJG 625-2001）。

（2）環(huán)境條件。相對濕度：＜85%，溫度：（20±3℃）

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)。折射率標(biāo)準(zhǔn)塊：不確定度為δ=7×10-5（k=3）。K 應(yīng)為斜體

（4）測量過程。測量過程同折射率示值誤差的測量過程基本一致。

3.2 測量模型

3.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

4 結(jié)語

本人的看法受水平的限制，還望相關(guān)學(xué)者批評與指正。