霧度是檢驗透明材料光學性能的重要指標,為了準確的品定透明材料的霧度,管控透明材料的性能,就需要對透明材料的霧度進行測量。本文介紹了透明材料霧度測量的原理和方法,感興趣的朋友可以了解一下!
透明材料的霧度是多少?
常見的透明材料有塑料、玻璃及絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的材料等。
透明材料的霧度定義為:透明材料的散透射比Td與其總透射比Tt的比值。一般用百分數(shù)表示。若用H代表透明材料的霧度,則有:
H=(Td/Tt)×100%
所謂透明材料是指其霧度值H介于0~30%之間。當材料的霧度值H大于30%時,則為不透明材料。
通常用霧度計或霧度測量裝置測量透明材料的霧度值H。
透明材料霧度測量原理:
光線射到一透明或半透明物體上時,部分產(chǎn)生定向反射,部分產(chǎn)生漫反射,進入樣品后部分被吸收,部分被透過,出射樣品的光中,主透射部分按折射定律前進,部分產(chǎn)生半球透射,其前進方向是散亂的。
按照GB/T2410-2008及ASTM D1003-61(1997),上述透光率是指通過試樣的半球透光率,即以半球透射來考核的透光率,其入射光是垂直于樣品表面的。同樣GB/T2410-2008及ASTM D1003-61(1997)定義的霧度是指樣品的半球透光霧度。因此,霧度儀采用積分球捕捉半球范圍內(nèi)的全部透射光。
理想的入射光應(yīng)是單一方向的入射光,但事實上很難做到,因此,上述標準對入射光的方向性、被作為散射光接收的透射光的偏離角都作了嚴格的規(guī)定,這些規(guī)定通常稱為“幾何條件”。由于樣品本身吸收光譜特性的不同,樣品內(nèi)散射微粒對不同光譜散射本領(lǐng)的不同,因此儀器對光源有一定要求。標準方法規(guī)定為C(或A)光源,對光接收器的光譜響應(yīng)也做了規(guī)定,被采用的光電元件必須用濾光片校正,使其符合肉眼視覺靈敏度,這些條件,通常稱為儀器的“光譜條件”。
透明材料霧度測量方法:
在測量透明材料的霧度H時,垂直入射到被測試樣表面上的入射光束是總光通量為φ1的近似準直光束。φ1中的絕大部分光通量φ5集中在6°的發(fā)散角α之內(nèi)。稱φ5為直入射光通量部分。φ1中的偏離到發(fā)散角α以外的、極微小的一部分光通量為φ3。稱φ1為散入射光通量部分。參看上圖。φ1與φ3、φ5之間的關(guān)系如下:
φ1=φ3+φ5
φ1經(jīng)過被測試樣的透射、形成了總透射光通量φ2。φ2中的大部分φ6集中在5°的發(fā)散角β之內(nèi)。稱φ6,為直透射光通量部分。包括φ3·Tt在內(nèi)的一小部分透射光通量φ4偏離到發(fā)散角β之外,稱φ4為散透射光通量部分。φ2與φ4、φ6之間的關(guān)系如下:
φ2=φ4+φ6
根據(jù)透射比定義可知,被測試樣的總透射比Tt等于:
Tt=φ2/φ1(1)
散透射比Td等于:
Td=(φ4-φ3·Tt)/φ1(2)
將(1)、(2)兩式代入到H=(Td/Tt)×100%中得到用φ1、φ2、φ3、φ4表示的被測試樣霧度H的計算公式:
H=φ4/φ2-φ3/φ1