Brechungsindexmessung
Zwei zentrale Materialeigenschaften optischer Gläser und kristalliner Materialien im UV-, VIS- oder IR-Spektralbereich sind ihr Brechungsindex und ihre Dispersion. Hersteller optischer Gläser, nationale Institute für Metrologie sowie wissenschaftliche Forschungseinrichtungen mit höchsten Genauigkeitsanforderungen setzen auf TRIOPTICS Produkte, wenn Sie diese Werte hochgenau bestimmen wollen.
Anwendungen
Hochgenaue Brechungsindexbestimmung
Zur hochgenauen Brechungsindexbestimmung wurde bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts von Joseph von Fraunhofer die Minimalabweichungsmethode beschrieben. Sie basiert auf der Lichtbrechung durch ein präzises Prisma, das aus dem untersuchten optischen Material hergestellt wird.Voraussetzung hierfür ist die genaue Kenntnis über den Scheitelwinkel des Prismas. Unser SpectroMaster® stellt so eine Kombination aus Spektrometer und Goniometer dar.
Qualitätskontrolle von Spritzgusslinsen
Ist das Material meiner Spritzgusslinse wie vorgesehen? Diese Frage lässt sich leicht mit dem OptiSurf® LTM und LensGage beantworten. Das System ermittelt den Brechungsindex von fertigen Linsen – ohne weitere Angaben oder zusätzliche Prüfschritte!
Reverse Engineering
Sie haben eine Optik, die nachgebaut werden soll, aber keine Aufzeichnungen mehr darüber? Mit dem OptiSurf® LTM und LensGage bestimmen sie das Glasmaterial der Linse. Auch für die Messung der Mittendicke und des Radius finden Sie bei uns Lösungen.Knowledge base
Minimalabweichungsmethode
Die von Fraunhofer zu Beginn des 19. Jahrhunderts beschriebene Minimalabweichungsmethode ist unten skizziert. Sie basiert auf der Lichtbrechung durch ein präzises Prisma, das aus dem untersuchten optischen Material hergestellt wird. Ein Bündel monochromatischen kollimierten Lichts von einem Kollimator tritt an einer Oberfläche des Prismas ein und wird beim Verlassen der zweiten Oberfläche unter einem bestimmten Abweichungswinkel δ gebrochen. Der Abweichungswinkel ist eine Funktion der Wellenlänge λ und wird mit einem Teleskop gemessen, das an einem Goniometertisch befestigt ist. Der von beiden Prismenflächen eingeschlossene Winkel wird allgemein als Scheitelwinkel α des Prismas bezeichnet. Wenn der Einfallswinkel θ, bei dem das Licht in das Prisma eintritt, geändert wird, ändert sich auch der Abweichungswinkel δ. Es kann gezeigt werden, dass der Abweichungswinkel δ minimal wird, wenn der Winkel θ’, bei dem der Strahl die zweite Oberfläche verlässt, gleich θ ist, d.h. θ = θ’. Dieser symmetrische Fall ist die sogenannte minimale Abweichungsbedingung. In diesem Fall kann der Brechungsindex des Prismenmaterials nach unten genannter Formel berechnet werden:
Dabei ist nair der Brechungsindex der Umgebungsluft. nair ist eine Funktion der Wellenlänge λ, der Temperatur T, des Drucks p und der Feuchte und kann mit ausreichender Genauigkeit aus p und T mit der allgemein anerkannten Edlén-Gleichung berechnet werden. In den meisten Fällen kann die Feuchtigkeit vernachlässigt werden. Da diese Berechnungen sehr komplex und fehleranfällig sind, geschieht dies automatisch durch die Gerätesoftware.
Der Brechungsindex kann nur bestimmt werden, wenn der Scheitelwinkel α genau bekannt ist. Die beiden Winkel α und δ werden mit einem ultrapräzisen Goniometer mit einer Genauigkeit von einer Bogensekunde gemessen. Der Scheitelwinkel α wird mit einem Autokollimator gemessen, der am Goniometertisch befestigt ist.
Der Brechungsindex kann nur bestimmt werden, wenn der Scheitelwinkel α genau bekannt ist. Die beiden Winkel α und δ werden mit einem ultrapräzisen Goniometer mit einer Genauigkeit von einer Bogensekunde gemessen. Der Scheitelwinkel α wird mit einem Autokollimator gemessen, der am Goniometertisch befestigt ist.
Gruppenbrechungsindex
Das OptiSurf®-Messsystem dient zur kontaktlosen Ermittlung des geometrischen Abstands zwischen zwei Flächen. Dieser berechnet sich aus der gemessenen optischen Weglänge (OPL) und dem Brechungsindex n des Materials.d = OPL / n
Der Brechungsindex n beschreibt die Änderung der Lichtgeschwindigkeit von monochromatischem Licht in einem Material im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.
Da der Brechungsindex wellenlängenabhängig ist, unterscheidet sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit von monochromatischem Licht von der bei spektral verbreitertem Licht. Hieraus resultiert der sogenannte Gruppenbrechungsindex ng, welcher sich aus dem Brechungsindex n bestimmen lässt, gemäß:
ng (λ) = n (λ) – dn (λ) / dλ
ng Gruppenbrechungsindex
n Brechungsindex
λ Wellenlänge
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