1 光学玻璃的折射率与色散系数
在光学特性中，*重要的参数是玻璃材料的折射率，折射率是光在真空中的速度与在材料中的速度之比，表征光速在材料中的减缓程度。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。同一种材料，在不同波长下的折射率是不同的，材料商通常会给出玻璃在若干特定波长下的折射率参数，可以用一些小写字母或大写字母来表示这些特定的波长，如小写字母i表示365.01nm的汞紫外线，字母d表示587.56nm的黄线，完整的光谱线及其对应的波长如下表所示：
玻璃在不同波长下折射率不同的现象称为色散，通常用色散系数（也称阿贝数）来表示玻璃材料的色散程度，其定义为：
从上式可以看出，色散系数用F线、C线和d线的折射率来表征。色散系数越大，说明玻璃的色散程度越低。
2 玻璃材料折射率的测试方法
为了测试玻璃材料的折射率，需要从玻璃材料上切下一小块玻璃，加工成等腰棱镜，将棱镜的两个等腰面抛光后来做测试。常用的测试方法包括*小偏向角法和双面反射法，我们在下面做详细介绍。
2.1 *小偏向角法
首先，我们需要了解一下*小偏向角这个概念，如下图所示：
在上图中，是一个光束照射到棱镜后，在内部折射并再次出射的光路图，棱镜的顶角为α，光束入射角为θ，从另一侧出射的出射角为θ’’，我们把出射光线与入射光线的夹角称为偏向角，如图中δ角所示。这个偏向角的大小，会随着入射角θ的不同而发生改变，实验发现，当且仅当出射光线与入射光线相对于棱镜对称，即出射角与入射角相等的时候，偏向角存在一个*小的数值，我们称此时的偏向角为*小偏向角。该*小偏向角与棱镜的顶角α和折射率n’有直接关系，通过测定棱镜的顶角和*小偏向角的数值，就可以求解出该棱镜材料的折射率大小了，关系式如下：
*小偏向角法测试棱镜折射率的装置图下图所示，它由光谱灯、平行光管、棱镜旋转台1，自准直仪及其旋转台2组成。棱镜的旋转台和自准直仪的旋转台是相互独立的，并利用高精度编码器来获得转台的角度数值。
实际测试中，首先由自准直仪来**测试出棱镜的顶角α，然后通过调整棱镜的角度，来寻找和测试*小偏向角δmin，就可以计算得到棱镜的折射率数值了。如果要测试棱镜在不同波长下的折射率，可以在光谱灯端加入对应的滤光片来获得该波长下的光。通常来讲，棱镜的顶角数值越大，相应的测试误差就约**，所以棱镜的顶角一般在55°到75°的范围内。该方法的折射率测试精度在5×10-6的量级，常用于玻璃材料折射率的高精度测试。
2.2 双面反射法
根据阿贝折射定律，也可以用双面反射法来测试获得棱镜材料的折射率数值，其原理如下图所示：
首先同样是需要测试出被测棱镜顶角的大小α，在上图中，当入射角为θ时，存在一种情况是此时的折射角θ’与顶角α相等，这个时候，光束会垂直照射到**个表面，并由该表面反射后原路返回。此时设定转台的角度为0，随后转动样品，使得光束的入射角为90度，此时光束垂直照射到入射表面，被入射表面反射后原路返回，记录下此时的转台转动角度，即为上一步中的入射角θ的数值了。此时的材料折射率为：
实际的测试装置如下图所示：
在上图中，通过转动旋转台，可分别测试出被测棱镜的顶角和在背面反射时的入射角，从而计算获得棱镜的折射率。在这个方法中，受限与入射角的大小，通常棱镜的顶角不能做的很大，一般控制在40°以内。
3 结语
在本文中，我们首先对光学玻璃材料的折射率和色散系数的概念做了介绍，他们也是光学玻璃*重要的光学参数。在**节里，我们对折射率的常用测试方法做了介绍，包括*小偏向角法和双面反射法两种方法，此两种方法都需要将光学玻璃做成棱镜的形状，然后通过测试特定的角度来换算得到玻璃材料的折射率。
