ISO 11455:1995
(Main)Raw optical glass — Determination of birefringence
Raw optical glass — Determination of birefringence
This International Standard describes the stress optical method for determining the birefringence in glass, especially in raw optical glass in bulk and preshaped forms. This method is also used in photo-elasticity.
Verre d'optique brut — Détermination de la biréfringence
La présente Norme internationale décrit la méthode photoélastique de détermination de la biréfringence dans le verre, notamment pour les verres d'optique bruts en bloc et préformés. Cette méthode est aussi utilisée en photoélasticité. NOTES 1 Le calcul de la contrainte élastomécanique à partir de la biréfringence n'est pas l'objet de la présente Norme internationale. 2 L'indication de la biréfringence sur les dessins est spécifiée dans l'ISO 10110-2 (voir réf. [2] de l'annexe A). Cette méthode d'essai est applicable à des formes géométriques simples (voir article 5).
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11455
First edition
1995-03-15
Raw Optical glass - Determination
of birefringence
Verre d ’optique brut - Dhermination de Ia bikfringence
Reference number
ISO 11455:1995(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11455:1995(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 11455 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 172, Optics and optical instruments, Subcommittee SC 3, Optical
ma terials and componen ts.
Annex A of this International Standard is for information only.
0 ISO 1995
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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0 ISO
ISO 11455:1995(E)
Introduction
Raw Optical glass in bulk and preshaped forms may have permanent stress
caused by the manufacturing procedure or temporar-y stress caused by
thermal or mechanical load. These Stresses Cause anisotropy of the
refractive index which Causes path differentes of the light path in the
given Object (in centimetres) which are measurable by interference optics.
The birefringence, in nanometres per centimetre, is valid for the glass
piece when isothermal and not mechanically altered and is the integrated
value for the resultant wavefront deformation caused by an anisotropy of
the ref ractive index.
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This page intentionally left blank
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INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO ISO 11455:1995(E)
Raw Optical glass - Determination of birefringence
In the compensation procedure described by de
1 Scope
Senarmont and Friedel a Phase retardation of one
wavelength is produced by a rotation of 180” in a lin-
This International Standard describes the stress op-
ear function, using light of wavelength near maximum
tical method for determining the birefringence in
of sensitivity of human eye (i.e. 546 nm to 589 nm).
glass, especially in raw Optical glass in bulk and pre-
shaped forms. This method is also used in photo-
If an optically isotropic glass body under stress is
elasticity.
irradiated with polarized light in the direction of one
NOTES
principal stress (such as a3, see figure 11, the oscillat-
ing components in the direction of principal stress, al
1 The calculation of the elastomechanical stress from the
and c+, show a different Speed of propagation related
birefringence is not the subject of this International Stan-
to the value in a stress-free glass body.
dard.
The refractive indices ~2, and % are related to the
2 The indication on the drawings of birefringence is
specified in ISO 1011 O-2 (see reference [2] in annex A). principal Stresses all a2 and a3 by:
. . .
n1 - no =m + 49 + 03) (1)
This test method is applicable for simple geometrical
shapes of glass (see clause 5).
. . .
4 - no =P02 + 4b, + 03) (2)
where
2 Definition
is the refractive index of the unstressed
no
glass;
For the purposes of this International Standard, the
following definition applies.
p and q are related to the type of glass.
2.1 birefringence (of glass): An anisotropy of
From equations (‘l) and (21, equation (3) for the differ-
refractive index in optically homogeneous and
ence in refractive index may be obtained:
isotropic glasses, usually induced by mechanical
and/or thermal stress. The refractive index depends
q - 4 = (P - q)(a, - 02) . . .
(3)
on the orientation of the plane of polarization and the
propagation vector of the electromagnetic wave with
The differente in refractive index (n, - IQ is the
respect to the axis of the principal Stresses.
birefringence An, which is related to the stress Optical
coefficient K = p - q at the wavelength used as fol-
[Definition taken from ISO 9802.1
lows:
An = K(cq - a2)
. . .
(4)
3 Principle
For the correlation between birefringence, An, and the
Optical path differente, As, between the wave com-
Measurement of the Optical path differentes by com-
ponents in the principal stress direction, o1 and a2,
pensation using an Optical interference method with
after passing through the Sample thickness a (which
polarized light.
1
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ISO 11455:1995(E)
- Principal Stresses shown in a rectangular plate
Figure 1
Specimen holder.
is usually equal to light path a), the following equation 4
m ay be a pplied:
Quarter-wave plate, having a retardation equiv-
e)
=-
An a . . . alent to one quarter of the wavelength of the light
(5)
being used. lt shall be housed in a rotatable
mount capable of being locked in a fixed Position.
The birefringence An is given in nanometres per
centimetre.
Analyser, identical to the polarizer. lt shall be
housed in a rotatable mount capable of being
locked in a fixed Position. This mount shall then
4 Apparatus
be housed within a graduated mount capable of
being rotated + 180 ”.
-
4.1 Instrument for measuring the thickness of
In addition, the following components may be used:
the specimen at the measuring Points to 1 % e.g.
callipers.
g) Full-wave plate, having a retardation of 565 nm
which produces, with white light, a violet-red col-
4.2 Polarimeter with a compensator as described
our. lt shall be housed in a rotatable mount capa-
by de Senarmont and Friedel.
ble of being locked in a fixed Position.
h) Telescope, i.e. a short-focus telescope having a
4.2.1 Polarimeter components
suitable magnifying power over the usable focus-
The polarimeter shall consist of the following compo-
ing range in case of parallax-free light passing
nents (see also figure 2).
close to the edge of the glass body.
Source of collimated light, e.g. white light Source
Immersion cell, non-birefringent, for testing sam-
i)
with monochromatic filter for a wavelength A. of
ples and Optical elements having non-parallel or
546 nm or 589 nm.
unpolished surfaces. The immersion cell shall
contain a non-birefringent fluid which closely
Diffuser, e.g. an opal glass or a uniformly ground
matches the index of refraction of the specimen
glass Screen.
glass.
Polarizer, containing a Cross-section line at 45” to
lt is possible to build up a reversed set de Senarmont
the polarizing direction. The polarizer is mounted
compensator with the light Source at the Position of
between glass and housed in a rotatable mount
capable of being locked in a fixed Position.
---------------------- Page: 6 -----------------
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
11455
Première édition
1995-03-15
Verre d’optique brut - Détermination de
la biréfringence
Ra w op tical glass - De termina tien of birefringence
Numéro de référence
ISO 11455:1995(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11455:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11455 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 3, Maté-
riaux et composants optiques.
I
L annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement
a titre d’information.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 11455:1995(F)
Les verres d’optique bruts en bloc et préformés peuvent avoir des
contraintes permanentes résultant du processus de fabrication ou des
contraintes temporaires résultant d’actions thermiques ou mécaniques.
Ces contraintes provoquent I’anisotropie de d’indice de réfraction, ce qui
entraîne des différences de marche du trajet optique dans l’objet consi-
déré (en centimètres), mesurable par l’optique interférentielle. La biréfrin-
gence, en nanomètres par centimètre, est valable pour le verre en
équilibre thermique et sans contrainte mécanique et représente la valeur
totale de la déformation optique, résultante causée par I’anisotropie de
l’indice de réfraction.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE * ISO ISO 11455:1995(F)
- Détermination de la
Verre d’optique brut
biréfringence
Dans la procédure de compensation suivant de
1 Domaine d’application
Sénarmont et Friedel (voir réf. [3] et [4] de
l’annexe A), un retard de phase d’une longueur
La présente Norme internationale décrit la méthode
d’onde est produit par une rotation de 180” en lumière
photoélastique de détermination de la biréfringence
rectiligne, en utilisant une source dont la longueur
dans le verre, notamment pour les verres d’optique
d’onde est proche du maximum de sensibilité de l’oeil
bruts en bloc et préformés. Cette méthode est aussi
humain (c’est-à-dire 546 nm à 589 nm).
utilisée en photoélasticité.
NOTES
Si un corps en verre optiquement isotrope et sous
contrainte est éclairé avec de la lumière polarisée
1 Le calcul de la contrainte élastomécanique à partir de la
dans la direction d’une contrainte principale (telle que
biréfringence n’est pas l’objet de la présente Norme inter-
a3, voir figure l), les composantes vibratoires dans la
nationale.
direction des contraintes principales CT~ et o2 présen-
tent une vitesse de propagation différente de celle
2 L’indication de la biréfringence sur les dessins est spé-
cifiée dans I’ISO 1011 O-2 (voir réf. [Z] de l’annexe A). obtenue dans un corps en verre non soumis à
contrainte.
Cette méthode d’essai est applicable à des formes
géométriques simples (voir article 5).
Les indices de réfraction ~1~ et 4 sont fonction des
contraintes principales ol, a2 et a3:
. . .
4 -no =Pal + 402 + 03) ('1)
2 Définition
. . .
n2 -no =P02 + 4(q + 03) (2)
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
la définition suivante s’applique.
où
2.1 biréfringence (du verre): Anisotropie de l’indice
est l’indice de réfraction du verre sans
no
de réfraction dans des verres optiquement homogè-
contrainte;
nes et isotropes, généralement induite par des
contraintes mécaniques et/ou thermiques. L’indice de
p et 4 sont des coefficients relatifs au type de
réfraction dépend de l’orientation du plan de
verre.
polarisation et du vecteur de propagation de l’onde
électromagnétique par rapport à la direction des
À partir des équations (1) et (21, on peut obtenir
contraintes principales.
l’équation (3) pour la différence d’indice de réfraction:
[Définition tirée de I’ISO 9802.1 . . .
n1 - ?? = CP - 4) (a-l - 02) (3)
La différence d’indice de réfraction (n, - nJ est la bi-
3 Principe
réfringente An, qui est rapportée à la constante
photoélastique K = p - 4 pour la longueur d’onde uti-
Mesure des différences de trajets optiques par com-
lisée, comme suit:
pensation, en utilisant une méthode optique inter-
An = K(O, - a2)
. . .
(4)
férentielle en lumière polarisée.
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 11455:1995(F)
Figure 1 - Contraintes principales dans une lame parallélépipédique
Pour rapporter la biréfringence, An, à la différence de c) Polariseur, comportant un repérage de la direction
trajet optique, AS, entre les composantes vibratoires située à 45” de l’axe de polarisation. Le polariseur
est monté entre deux lames de verre et dans un
dans les directions des contraintes principales a1 et
a2, à la sortie de l’échantillon d’épaisseur a (qui est support rotatif pouvant être bloqué en position
habituellement égale au trajet lumineux a), on peut fixe.
utiliser l’équation suivante:
d) Porte-échantillon.
An=&
. . .
(5)
e) Lame quart d’onde, ayant un retard équivalent à
un quart de la longueur d’onde de la lumière utili-
La biréfringence An s’exprime en nanomètres par
sée. Elle doit être montée dans un support rotatif
centimètre.
pouvant être bloqué en position fixe.
f) Analyseur, identique au polariseur. II doit être
4 Appareillage
monté dans un support rotatif pouvant être bloqué
en position fixe. Ce support doit lui-même être
4.1 Instrument de mesure de l’épaisseur de
fixé dans un support gradué pouvant tourner de
l’échantillon aux points de mesure à 1 % près, par
+ 180”.
-
exemple pied à coulisse.
En outre on peut utiliser les éléments suivants.
4.2 Polarimètre avec compensateur, suivant de
Lame onde, ayant un retard de 565 nm, qui pro-
Sénarmont et Friedel
duit, avec la lumière blanche, une couleur rouge-
violet. Elle doit être montée dans un support
4.2.1 Éléments du polarimètre
rotatif pouvant être bloqué en position fixe.
Le polarimètre doit être composé des éléments sui-
Télescope, c’est-à-dire un télescope à mise au
vants (voir aussi figure2).
point rapprochée ayant un grossissement conve-
nable dans la plage de mise au point utilisable
a) Source de lumière collimatée, par exemple source
pour éviter la parallaxe des rayons passant au bord
de lumière blanche avec filtre monochromatique
de l’échantillon.
pour une longueur d’onde Â. de 546 nm à
589 nm.
Cuve d’immersion, sans biréfringence, pour I’es-
sai d’échantillons et de composants optiques dont
b) Diffuseur, par exemple verre opalin ou écran en
les faces ne sont pas parallèles ou ne sont pas
verre uniformément dépoli.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 11455:1995(F)
Source de lumibe collimatee
L
Cuve d’immersion
Lame quart d’onde
Fi ltre monochroma tique,
si necessaire
TeLescope
Figure 2 - Dispositif d’essai suivant de Sénarmont et Friedel incluant l’échantillon
polies. La cuve d’immersion doit contenir un fluide obtenir le champ le plu
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
11455
Première édition
1995-03-15
Verre d’optique brut - Détermination de
la biréfringence
Ra w op tical glass - De termina tien of birefringence
Numéro de référence
ISO 11455:1995(F)
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ISO 11455:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11455 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 3, Maté-
riaux et composants optiques.
I
L annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement
a titre d’information.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
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ISO 11455:1995(F)
Les verres d’optique bruts en bloc et préformés peuvent avoir des
contraintes permanentes résultant du processus de fabrication ou des
contraintes temporaires résultant d’actions thermiques ou mécaniques.
Ces contraintes provoquent I’anisotropie de d’indice de réfraction, ce qui
entraîne des différences de marche du trajet optique dans l’objet consi-
déré (en centimètres), mesurable par l’optique interférentielle. La biréfrin-
gence, en nanomètres par centimètre, est valable pour le verre en
équilibre thermique et sans contrainte mécanique et représente la valeur
totale de la déformation optique, résultante causée par I’anisotropie de
l’indice de réfraction.
. . .
III
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NORME INTERNATIONALE * ISO ISO 11455:1995(F)
- Détermination de la
Verre d’optique brut
biréfringence
Dans la procédure de compensation suivant de
1 Domaine d’application
Sénarmont et Friedel (voir réf. [3] et [4] de
l’annexe A), un retard de phase d’une longueur
La présente Norme internationale décrit la méthode
d’onde est produit par une rotation de 180” en lumière
photoélastique de détermination de la biréfringence
rectiligne, en utilisant une source dont la longueur
dans le verre, notamment pour les verres d’optique
d’onde est proche du maximum de sensibilité de l’oeil
bruts en bloc et préformés. Cette méthode est aussi
humain (c’est-à-dire 546 nm à 589 nm).
utilisée en photoélasticité.
NOTES
Si un corps en verre optiquement isotrope et sous
contrainte est éclairé avec de la lumière polarisée
1 Le calcul de la contrainte élastomécanique à partir de la
dans la direction d’une contrainte principale (telle que
biréfringence n’est pas l’objet de la présente Norme inter-
a3, voir figure l), les composantes vibratoires dans la
nationale.
direction des contraintes principales CT~ et o2 présen-
tent une vitesse de propagation différente de celle
2 L’indication de la biréfringence sur les dessins est spé-
cifiée dans I’ISO 1011 O-2 (voir réf. [Z] de l’annexe A). obtenue dans un corps en verre non soumis à
contrainte.
Cette méthode d’essai est applicable à des formes
géométriques simples (voir article 5).
Les indices de réfraction ~1~ et 4 sont fonction des
contraintes principales ol, a2 et a3:
. . .
4 -no =Pal + 402 + 03) ('1)
2 Définition
. . .
n2 -no =P02 + 4(q + 03) (2)
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
la définition suivante s’applique.
où
2.1 biréfringence (du verre): Anisotropie de l’indice
est l’indice de réfraction du verre sans
no
de réfraction dans des verres optiquement homogè-
contrainte;
nes et isotropes, généralement induite par des
contraintes mécaniques et/ou thermiques. L’indice de
p et 4 sont des coefficients relatifs au type de
réfraction dépend de l’orientation du plan de
verre.
polarisation et du vecteur de propagation de l’onde
électromagnétique par rapport à la direction des
À partir des équations (1) et (21, on peut obtenir
contraintes principales.
l’équation (3) pour la différence d’indice de réfraction:
[Définition tirée de I’ISO 9802.1 . . .
n1 - ?? = CP - 4) (a-l - 02) (3)
La différence d’indice de réfraction (n, - nJ est la bi-
3 Principe
réfringente An, qui est rapportée à la constante
photoélastique K = p - 4 pour la longueur d’onde uti-
Mesure des différences de trajets optiques par com-
lisée, comme suit:
pensation, en utilisant une méthode optique inter-
An = K(O, - a2)
. . .
(4)
férentielle en lumière polarisée.
1
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ISO 11455:1995(F)
Figure 1 - Contraintes principales dans une lame parallélépipédique
Pour rapporter la biréfringence, An, à la différence de c) Polariseur, comportant un repérage de la direction
trajet optique, AS, entre les composantes vibratoires située à 45” de l’axe de polarisation. Le polariseur
est monté entre deux lames de verre et dans un
dans les directions des contraintes principales a1 et
a2, à la sortie de l’échantillon d’épaisseur a (qui est support rotatif pouvant être bloqué en position
habituellement égale au trajet lumineux a), on peut fixe.
utiliser l’équation suivante:
d) Porte-échantillon.
An=&
. . .
(5)
e) Lame quart d’onde, ayant un retard équivalent à
un quart de la longueur d’onde de la lumière utili-
La biréfringence An s’exprime en nanomètres par
sée. Elle doit être montée dans un support rotatif
centimètre.
pouvant être bloqué en position fixe.
f) Analyseur, identique au polariseur. II doit être
4 Appareillage
monté dans un support rotatif pouvant être bloqué
en position fixe. Ce support doit lui-même être
4.1 Instrument de mesure de l’épaisseur de
fixé dans un support gradué pouvant tourner de
l’échantillon aux points de mesure à 1 % près, par
+ 180”.
-
exemple pied à coulisse.
En outre on peut utiliser les éléments suivants.
4.2 Polarimètre avec compensateur, suivant de
Lame onde, ayant un retard de 565 nm, qui pro-
Sénarmont et Friedel
duit, avec la lumière blanche, une couleur rouge-
violet. Elle doit être montée dans un support
4.2.1 Éléments du polarimètre
rotatif pouvant être bloqué en position fixe.
Le polarimètre doit être composé des éléments sui-
Télescope, c’est-à-dire un télescope à mise au
vants (voir aussi figure2).
point rapprochée ayant un grossissement conve-
nable dans la plage de mise au point utilisable
a) Source de lumière collimatée, par exemple source
pour éviter la parallaxe des rayons passant au bord
de lumière blanche avec filtre monochromatique
de l’échantillon.
pour une longueur d’onde Â. de 546 nm à
589 nm.
Cuve d’immersion, sans biréfringence, pour I’es-
sai d’échantillons et de composants optiques dont
b) Diffuseur, par exemple verre opalin ou écran en
les faces ne sont pas parallèles ou ne sont pas
verre uniformément dépoli.
2
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ISO 11455:1995(F)
Source de lumibe collimatee
L
Cuve d’immersion
Lame quart d’onde
Fi ltre monochroma tique,
si necessaire
TeLescope
Figure 2 - Dispositif d’essai suivant de Sénarmont et Friedel incluant l’échantillon
polies. La cuve d’immersion doit contenir un fluide obtenir le champ le plu
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