[發明專利]一種利用光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的方法

有效

• 申請號: 201611148051.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106596265B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 郭長立;馮小強;韓湖斌
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 成丹

本發明公開了一種利用光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的方法，具體按照以下步驟實施：步驟1：通過螺絲施加應力于光學平板玻璃，并通過測量儀器顯示應力傳感器測量的應力，記錄下應力的大小；步驟2：保持步驟1中的應力不變，通過讀數顯微鏡讀取在該應力下牛頓環干涉圖像中心黑斑的直徑Q，然后計算出黑斑的半徑r；步驟3：通過螺絲改變應力的值，重復步驟1和步驟2，得到光學平板玻璃的不同應力及對應不同應力情況下牛頓環干涉圖像中心黑斑的直徑Q及半徑r；步驟4：計算光學平板玻璃的體積模量K。本發明測量方法簡單，且測量周期相比傳統縮短，測量應用范圍擴大，沒有大量的材料耗損，測量性重復好，且可用于測量小樣品光學平板玻璃。

技術領域

本發明屬于應用光學設備技術領域，涉及一種利用光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的方法。

背景技術

物體在p0的壓力下體積為V0。若壓強增加(P0→P0+dP)，則體積減小dV。則有K＝dP/(-dV/V0)，K被稱為該物體的體積模量。因此，傳統的體積模量測量的方法便是在這原理的基礎上設計實驗來測量的。這種傳統測量方法繁瑣，過程復雜，操作不方便，以及小樣品測量困難等問題出現。一般在實驗室等地方所用到的光學平板玻璃樣品為小樣品，上述的測量方法適用范圍小。

而用牛頓環光干涉法可以解決以上問題。牛頓環儀一般由一塊曲率半徑很大的待測光學平凸透鏡和一塊光學平板玻璃構成，采用波長589.3nm的鈉黃光光源進行測量，鈉黃光經反射鏡反射以后垂直入射到牛頓環儀上，可在光學平凸透鏡的表面產生等厚干涉環條紋(包括明環和暗環)，改變螺絲的松緊，干涉條紋會隨之發生改變。本發明在此現象的基礎上深入研究牛頓環干涉圖像與光學平板玻璃體積模量的變換關系，得出了一種基于光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的測量方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的方法，解決了現有測量方法難以測量小尺寸光學平板玻璃的體積模量，以及測量方法復雜、周期性長的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種利用光干涉法測量光學平板玻璃體積模量的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：通過螺絲施加應力于光學平板玻璃，并通過測量儀器顯示應力傳感器測量的應力，記錄下應力的大小；

步驟2：保持步驟1中的應力不變，利用鈉光源發出鈉光，鈉光經反射鏡反射后垂直入射到平凸透鏡上，通過讀數顯微鏡讀取在該應力下牛頓環干涉圖像中心黑斑的直徑Q，然后計算出黑斑的半徑r；

步驟3：通過螺絲改變應力的值，重復步驟1和步驟2，得到光學平板玻璃的不同應力及對應不同應力情況下牛頓環干涉圖像中心黑斑的直徑Q及半徑r；

步驟4：利用步驟3測得的數據，得到光學平板玻璃的體積模量K：

其中，σ為光學平板玻璃的中心應力，K為光學平板玻璃的體積模量，μ為光學平板玻璃的泊松比，a為光學平板玻璃的半徑，r為牛頓環干涉條紋黑斑的半徑，R為平凸透鏡的標準曲率半徑，h為光學平板玻璃的厚度。

本發明的特點還在于：

采用的測量裝置的具體結構包括底座，底座的凹槽中放置有應力傳感器，應力傳感器的探頭高于底座的凹槽上表面，應力傳感器的探頭上放置有平凸透鏡，平凸透鏡上放置有光學平板玻璃，平凸透鏡的凸面與光學平板玻璃接觸，光學平板玻璃的上表面邊緣上放置有上蓋，上蓋通過固定螺絲與底座連接，上蓋與底座之間有空隙；采用的測量裝置的具體結構包括底座，底座的凹槽中放置有應力傳感器，應力傳感器的探頭高于底座的凹槽上表面，應力傳感器的探頭上放置有平凸透鏡，平凸透鏡上放置有光學平板玻璃，平凸透鏡的凸面與光學平板玻璃接觸，光學平板玻璃的上表面邊緣上放置有上蓋，上蓋通過固定螺絲與底座連接，上蓋與底座之間有空隙；

應力傳感器、光學平板玻璃、平凸透鏡同軸。