Оптические свойства полимеров, волокон, волокнистых материалов

Оптические свойства — это свойства, воспринимаемые в зрительных ощущениях. К основным оптическим свойствам волокон и нитей относятся поглощение, преломление, отражение и рассеяние ими света.

Оптические свойства волокон (нитей) определяются строением электронных оболочек атомов, из которых состоят молекулы. Спектральный диапазон электромагнитного излучения света разделяют на диапазоны: инфракрасный, видимый, ультрафиолетовый и рентгеновское излучение.

Спектр поглощения (пропускания) I_погл.

Действие излучений:

Диапозон; λ, м	, э.в	Воздействие
ИК;		Нагрев
Видимый;	1,6 – 3,1	Цвет
УФ;	3,1 – 1250	Ионизация, деструкция ^*)
Рентгеновское, γ – излучение;		то же ^*)

^*) Энергии химических связей 200 – 300 или 2 – 3 э.в., потенциальные ионизации 9 – 15 э.в.

Излучение может проходить через волокна (нити), отражаться, поглощаться, преломляться и рассеиваться в них. Практически для волокон (нитей) многих видов имеет место сочетание этих явлений.

Распределение светового потока:

Коэффициент пропускания т характеризует отношение потока излучения, пропущенного волокном, к потоку излучения, упавшему на него. При этом коэффициент пропускания при различных частотах излучения имеет разные значения и зависит от строения волокон (нитей), температуры, окраски, состояния поверхности и других факторов. Коэффициент пропускания волокон (нитей) при низких температурах значительно больше, чем при высоких.

От поверхности волокон свет отражается. Отражательная способность зависит от свойств поверхности. Гладкая или металлизированная поверхность волокон имеет высокую отражательную способность, наблюдается появление блеска.

Преломление света на границе сред разной оптической плотности принято характеризовать коэффициентом (показателем) преломления п. Он определяется отношением скорости света в вакууме к скорости света в веществе волокон (нитей). Значение этого показателя зависит также от частоты падающего света. При увеличении частоты коэффициент преломления уменьшается. Показатели преломления для волокон n=1,4-1,6

При прохождении света через волокна (нити) происходит поглощение излучения за счет затраты энергии на возбуждение атомов и молекул. По закону Ламберта интенсивность I света, проходящего через волокна, ослабляется:

где и - соответственно интенсивности света, входящего в вещество волокна (нить) и прошедшего его

k – линейный показатель поглощения

l – толщина волокон (нитей), слоя

Рассеивание светового потока обусловлено неравномерностью строения волокна, которое, как известно, имеет структурные элементы различной плотности, часто неравномерно и неплотно расположенные по толщине волокна.

Фототехническое действие света зависит от энергии кванта (фотона):

h – постоянная Планка; h=6,625·10^-34 Дж·с

ν – частота; c – скорость элементарных магнитных волн ; λ – длина волны.

Наиболее важные оптические свойства волокон (нитей):

Цветовое ощущ ение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона видимого спектра с длиной волн от 380 до 760 нм. Известно, что в состав белого дневного света входят монохроматические составляющие света (с длинами волн, нм): красный 620—760, оранжевый 590—620, желтый 530—590, зеленый 490—530, голубой 470—490, синий 430—470, фиолетовый 390—430.

Основной характеристикой цвета является коэффициент отражения:

где So — количество отраженного света; S — количество падающего света.

Блеск представляет собой специфическое восприятие человеком отраженного светового потока, состоящего из зеркально отраженных и диффузионно рассеянных излучений. Чем выше составляющая зеркального отражения, тем сильнее блеск материала.

Прозрачность связана с ощущением проходящего через толщу материала потока излучений и дает представление о глубине наблюдаемого материала.

Белизна показывает для несамосветящихся тел (ТМ) общее в ощущениях цвета данной и идеально белой поверхности. В понятие «белый материал» вкладывается представление о поверхности, хорошо рассеивающей световой поток, т.е. имеющей малую степень избирательного поглощения.

Дата добавления: 2014-01-07