| 标准编号 | GB/T 16863-2026 (GB/T16863-2026) | | 中文名称 | 晶体折射率的试验方法 | | 英文名称 | Method for testing refractive index of crystals | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | Q65 | | 国际标准分类 | 17.180.01 | | 字数估计 | 14,117 | | 发布日期 | 2026-05-25 | | 实施日期 | 2026-12-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 16863-1997 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 16863-2026: 晶体折射率的试验方法
GB/T 16863-2026 英文版: Method for testing refractive index of crystals
ICS 17.180.01
CCSQ65
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 16863-1997
晶体折射率的试验方法
2026-05-25发布
2026-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了晶体折射率的试验方法、仪器要求、样品制备、测量环境、试验步骤、测量不确定度和
测试报告。
本文件适用于光学晶体折射率的测试,光学玻璃、光学陶瓷等类似材料参照执行。
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 试验方法
4.1 原理
晶体按其结晶学对称性分为7个晶系。研究晶体的光学性质时,可以分为光学各向同性晶体(立方
晶系)、单轴晶体(包括三方、四方、六方晶系)和双轴晶体(包括正交、单斜、三斜晶系)。各晶系的晶轴取
向与晶体的折射率椭球的主轴取向有一定关系。
当光波在各向同性晶体中传播时,只存在一个折射率;当光波在单轴和双轴晶体中传播时,将发生
双折射现象。光波在晶体中的传播过程,可引入被称为折射率椭球的三维光学示性曲面来描述,在主轴
坐标系X、Y、Z 中,它的几何表达式见式(1)。
4.2 最小偏向角法
图2为最小偏向角法测折射率的光路图,图中光波通过棱镜的出射方向与光波射入棱镜的方向之
间夹角叫偏向角δ。
当光波进入棱镜,入射角i1 改变时,从棱镜射出的折射角i2 也要改变,偏向角δ也随之改变。而
当入射角i1 等于出射角i2 时,偏向角δ具有最小值,叫最小偏向角。
5 仪器要求
5.1 采用的仪器为折射率测量仪,主要组成构件包括精密测角系统、探测器、电子自准直仪组件、样品
承载台及驱动器、光谱灯室结构、平行光管组件等。
5.2 标准原子光谱灯和单色仪产生单色光源(见附录A)。
5.3 折射率测量仪标准光谱范围:253.7nm~2325.4nm,如需要,光谱范围深紫外方向可扩展至
194.2nm,远红外可扩展至12000nm。
5.4 角度测量精度:±0.2″。
5.5 折射率测量精度:±5×10-6。
6 样品制备
6.1 样品内部应无肉眼可见的气泡、夹杂物、条纹等缺陷。
6.2 参照4.1所述原理,根据所测量的主折射率,借助于偏光显微镜和X射线单晶定向仪,切割晶体等
腰棱镜。
6.3 等腰棱镜的折射棱角α角一般在34°~60°(见附录C),主要由晶体的折射率大小来决定,同时要考
虑到拥有的晶体尺寸以及所要求测量的折射率的精度。
6.4 晶体的晶轴定向偏差应小于6'。
6.5 根据测试工装或仪器要求确定等腰棱镜晶体样品尺寸,通常情况棱镜底边(图1中BC、B'C')长度
不小于15mm,棱柱(图1中AA'、BB'、CC')高度不小于10mm。按照GB/T 22452的规定,等腰棱镜
通光面(图1中ABB'A'、ACC'A')平面度应不大于λ/6,λ为632.8nm。按照GB/T 1185的规定,等腰
棱镜通光面表面疵病应不大于B/3×0.16(B为表面疵病代号)。按照GB/T 22452的规定,垂直度不大
于30'(棱镜通光面ABB'A'、ACC'A'与棱镜底面ABC、A'B'C'的垂直度)。
7 测量环境
测量环境要求如下:
a) 温度:20.0℃~23.0℃,测量过程中温度变化不大于1.0℃±0.1℃;
b) 相对湿度:不大于65%;
c) 振动:满足设备对环境的振动要求;
d) 洁净度:优于万级。
8 试验步骤
8.1 准备
8.1.1 开启折射率测量仪,确认测角仪、光源、探测器、计算机等均处于正常工作状态并进行仪器校准。
8.1.2 根据折射率测量要求,选择相应波长(谱线)的光源、探测器,获得高质量的平行单色光。
8.1.3 经清洁处理好的晶体棱镜样品平稳、牢固地固定在样品承载台上,放置30min后,调节棱镜棱柱
边AA'垂直于测角仪的主轴。
8.2 测量棱镜的折射棱角的度数
当光波分别入射在晶体棱镜的两个通光面时,得到的两个反射像依次投影到探测器相机的十字叉
丝的中心,记下样品承载台转动的两次读数之差θ(°),折射棱角α=180-θ。重复上述测量,取多次(不
低于3次)测量的算术平均值。
8.3 测量最小偏向角δ
8.3.1 采用不同波长的单色光,入射到棱镜的一个通光面时,当测试晶体样品为光学各向同性晶体(立
方晶系)时,可在另一通光面后用探测器相机观察到折射光,当棱镜位于最小偏向角位置时,折射光的偏
振方向垂直于晶体的一个折射率主轴方向;当测试晶体样品为单轴晶体(包括三方、四方、六方晶系)和
双轴晶体(包括正交、单斜、三斜晶系)时,可在另一通光面后用探测器相机观察到两个偏向角不同的折
射光,当棱镜位于最小偏向角位置时,两个折射光的偏振方向分别平行或垂直于晶体的一个折射率主轴
方向。
8.3.2 转动样品承载台,测定偏振方向平行于折射率主轴方向(一般为AA')的光束的最小偏向角,当
发现这光束到达某个偏向位置后会向相反方向偏转时,此时为最小偏向角的位置。将样品台固定在该
转折点位置,记下测角仪的读数。旋转样品台,使棱镜的另一个通光面作为入射面,重复上述步骤,记下
另一个最小偏向角的位置时相对应的测角仪的读数。这两个读数差值的一半,即为最小偏向角δ值。
8.3.3 重复8.3.2中的步骤,测定偏振方向垂直于折射率主轴方向的光束的最小偏向角,求得这一折射
光束所对应的最小偏向角。
8.3.4 对于双轴晶体,应换另一个棱镜做同样的试验,以求得不同波长时的3个主折射率。
上述试验过程中,每个数据最少测量6次,取算术平均值得到δ值后,用公式(2)得到不同波长的主
折射率。
8.4 数据处理
用最小二乘法将测量出不同波长下的主折射率n1,n2,n3 分别作塞耳迈耶尔(Selmeier)色散方程
拟合,求出方程中各系数Ai,Bi,Ci,Di,从而可得出折射率色散曲线,见式(3)。
9 测量不确定度
9.1 测量不确定度来源
测量不确定度来源如下:
a) 待测样品晶体光轴与棱镜顶角角平分面法线垂直度引入的不确定度;
b) 单色光平行度引入的不确定度;
c) 测量环境温度变化引入的不确定度;
d) 测量仪器引入的不确定度;
e) 重复测量引入的不确定度。
9.2 测量不确定度分量评定
测量不确定度分量评定如下:
a) 待测样品晶体光轴与棱镜顶角角平分面法线垂直度引入的不确定度,可以忽略不计;
b) 单色光平行度引入的不确定度,可以忽略不计;
c) 测量环境温度变化引入的不确定度,在测试条件下,可以忽略不计;
d) 测量仪器引入的不确定度u12为B类不确定度,由设备校准报告给出;
e) 重复测量引入的不确定度u11为A类不确定度,通过式(4)计算:
9.3 合成标准不确定度
折射率测量引入的合成标准不确定度un 可通过式(5)计算:
9.4 扩展不确定度
选取包含因子k=2,待测样品折射率n的扩展不确定度u(n)见式(7):
u(......
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