不同波長的折射率測量也稱為色散，有助于表征透明光學材料的特性。Anton Paar的Abbemat MW可以配備多達 8個波長。

1 折射在我們周圍無處不在

折射率取決于光的波長。這種波長的依賴性也被稱為色散。例如，色散可以用棱鏡将白光擴散到它的顔色成分中。不同的顔色是不同的波長，它們在一起就變成了白光。由于色散，棱鏡中有不同的折射率和不同的折射角度，将白光傳播成彩虹。. 同樣，色散也是攝影中出現的“色差”的原因。它是表征各種光學元件的一個重要性質。. 光在材料中的速度取決于它的波長。波長越小，光的速度越低。因此，短波長的藍光會比短波長的紅光折射更多。這意味着每種材料對于不同波長有不同的折射率。由于不同的折射率，白光被折射，例如，在一個透鏡上，将被散射成它的光譜顔色(“棱鏡效應”， “彩虹效應”)。這種效應被稱為色散，是由折射率随波長變化引起的:

介質的折射率随波長的增加而降低，這叫做正常色散。介質的折射率随波長成比例增加的現象稱為反常色散。在光學透鏡中，光的色散會導緻不理想的色差，從而導緻被觀察物體周圍的模糊或模糊效果或 “色邊”. 對于材料色散的完整描述，其折射率n與波長λ的依賴關系必須考慮nλ (Fig. 1).

對于透明材料來說，通過兩種不同波長(486.13 nm (nF)和656.27 nm (nC))的折射率差來描述可見光範圍内的色散就足夠了。nF- nC稱為平均色散。色散描述的是一種材料根據其波長改變光線方向的能力。

1.1 阿貝數(色散系數)

為了進一步表征透明材料的色散特性，利用阿貝數 ν(也稱為ν-number或收縮)來描述偏轉角與色散的關系。阿貝數是以德國物理學家恩斯特·阿貝的名字命名的，用于對玻璃或其他透明光學材料進行分類。. T阿貝數是一個無量綱參數。阿貝數越低，離散度越高，反之亦然。對于鏡片或眼鏡，阿貝數不應低于 30，以避免眼鏡邊緣區域的色差(被視為彩色條紋)。根據不同的方程，計算了在一定波長(nλ)下的折射率和平均色散nF-nC的阿貝數。常見的有:

下标表示标準波長λ，在這個波長下，n被确定，例如，nD是在589.3nm

Table 1: 常見波長對應的弗勞恩霍夫符号。

某些材料的折射率和阿貝數列于下表2。為了創建一個阿貝圖，例如對于一系列不同的玻璃(紅點)，阿貝數是根據折射率繪制的(Fig. 2)。

眼鏡是由制造商分類的，使用一個字母數字代碼來反映它們的組成和在圖上的位置。

然而，有一個基于美國軍事标準MIL-G-174的國際玻璃代碼。這是一個六位數的數字，根據玻璃在 Fraunhofer d-line上的折射率和νd表示，它的阿貝數也在這條線上。. 得到的玻璃碼是nd -1四舍五入為三位數，緊接着是 νd四舍五入為三位數，所有小數點都忽略。例如， BK7的nd = 1.5168， νd = 64.17，這就給出了6位玻璃代碼517642。

2 應用程序

用于光學目的的透明材料，在可見範圍内不會被吸收，例如: • 透鏡或透鏡系統，色差應減至最低。這些鏡片可以是液晶和液體鏡片、塑料或玻璃制成的眼鏡、安全眼鏡、隐形眼鏡等… • 消費光學設備，如數碼相機、集成相機的手機。對廉價材料(塑料)的需求很大，這些材料易于加工，并且具有優良的光學性能。. • 光纖材料。聚合物光纖正被廣泛應用于各個領域。除了電信，兩個主要的應用領域是汽車和家庭娛樂部門。 • 用于顯微鏡和類似應用的液體浸泡油。. • 在寶石中，光的色散作用被稱為寶石中的 “火”。彌散越大，“火”就越大 • 光學聚合物，例如複合透鏡樹脂。 • 裝飾材料，如丙烯酸玻璃、聚碳酸酯或環烯烴低聚物。除了其他因素外，這些材料的折射率和阿貝數也決定了這些材料的審美價值。 nD在1.5到1.6之間(25°C)和阿貝數在50到 60之間的塑料通常是最合适的。

• 控制光分布的光學塗層，如防眩光，防彩虹，低反射率和幹涉。 • 光學粘合劑。

3 設備

由于預期的折射率，建議測量範圍為1.3 - 1.72 nd。它可以配備多達8種不同的波長。對于固體樣品和塑料薄膜，應使用可選的樣品壓片機。試樣壓片器确保了樣品在棱鏡上的共面朝向，即使樣品是柔性的，例如有塑料薄膜的盒子。為了記錄可能的各向異性(由于聚合物結構的不同，樣品的不同方向導緻不同的折射率)，可以在不同方向測量樣品。

Figure 3: Anton-paar的Abbemat Mw 是理想的的測量不同波長的 折射率和阿貝數的設備

4 需要接觸液體?

對于固體樣品，應使用不影響(溶解、軟化、吸收等)待測材料表面的接觸液體。此外，接觸液體的折射率必須高于被測量材料的折射率(不小于小數點後第二位的一個單位)。有時可以避免使用接觸液，直接用樣品壓片機将樣品壓在棱鏡上。

5 步驟

5.1 測量液體樣品

• 選擇測量溫度, e.g. 20.00 °C. • 選擇折光率. • 清潔測量棱鏡. • 測量棱鏡上滴幾滴樣品。 • 選擇要求的波長, e.g. 486 nm (nF). • 等待讀數穩定下來。 • 讀取結果。 • 切換到下一個所需的波長, e.g. 656 nm (nC). • 等待讀數穩定下來。 • 讀取結果。 • 根據上面的公式計算出νD的數值如果要計算νd 或 νe，則必須選擇相應的波長。.

5.2 測量固體樣品

測試樣品的形狀必須符合阿貝折射儀的測量棱鏡。理想的形狀是直徑為8毫米的圓盤，厚度至少為1毫米。與棱鏡接觸的表面必須平整且抛光良好。使用合适的接觸液體，如一溴萘 (nD=1.65796)。 • 選擇測量溫度, e.g. 25.00℃。 • 選擇折光率. • 清潔測量棱鏡.

• 滴幾滴接觸液到阿貝測量棱鏡或固體樣品上(以更容易處理的為準)。 • 将經過抛光表面的樣品應用到測量棱鏡上。棱鏡與樣品之間的接觸液中應避免有氣泡。這可以通過使用鑷子小心地将樣品從棱鏡的一邊放置到另一邊來實現。例如，任何氣泡必須使用抹刀小心的壓在樣品上或通過輕微地移動棱鏡上的樣品來去除。. • 安裝固體壓片模塊。 • 按要求旋轉固體壓片模塊。 • 選擇要求的波長, 例. 486 nm (nF). • 等待讀數穩定下來. • 讀取結果。 • 切換到下一個所需的波長,例. 656 nm (nC). • 等待讀數穩定下來. • 讀取結果. • 計算離散系數. • 切換到下一個所需的波長, 如， 589 nm (nD). • 等待讀數穩定下來. • 讀取結果. • 根據上面的公式計算出Abbe νD的數值。 • 如果要計算νd或νe，則必須選擇相應的波長。. • 逆時針旋轉松開壓樣器. • 打開固體壓片模塊. • 移除樣品. T由于接觸液體的緣故，樣品會粘在測量棱鏡上。如果将樣品側向移動而不是豎直向上移動，則樣品的取出會更容易。

說明:

對于不規則材料(如，模制材料)可能對試件進行更多的測量,如移動樣品, 當它與棱柱接觸時，稍向側面，或通過垂直和平行于成型壓力進行測量。該程序應重複足夠的次數，以确定涉及的指數範圍。如果指數讀數的平均值和範圍超過測量精度，則應報告該範圍。應進行大量試驗測量，以熟悉固體樣品的處理，并确定可實現的再現性等。

局限性:

可以測量沒有吸收的透明材料。一些材料，如選擇的打火石玻璃，具有nD> 1.72不能用 Abbemat MW測量。. 由于更難處理和樣品制備，固體材料的測量精度和再現性将低于液體材料。

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