第十三章纺织材料的光学性质 教学目标: 1、使学生了解纺织材料的基本光学性质。 2、使学生掌握纺织材料光学现象的形成及其影响因素。 教学重点与难点 1、教学重点:纺织材料的基本光学性质及其影响因素 2、教学难点:纺织材料光学现象的形成原因 教学与学习建议: 1、教学建议 授课形式:讲解与讨论,实验 通过讲解让学生了解纺织材料光学现象的形成原因、光学性质的衡量指标及 其影响因素: 充分做好实验准备。 2、学习建议 通过详细讲解让学生了解纺织材料光学现象的形成: 通过记忆和理解,掌握纺织材料光学性质的衡量指标及其对纺织材料加工使 用的影响: 通过实验掌握主要性质的测试方法,熟悉有关国家标准,熟练掌握测试仪器 的正确使用方法
第十三章 纺织材料的光学性质 教学目标: 1、使学生了解纺织材料的基本光学性质。 2、使学生掌握纺织材料光学现象的形成及其影响因素。 教学重点与难点: 1、教学重点:纺织材料的基本光学性质及其影响因素 2、教学难点:纺织材料光学现象的形成原因 教学与学习建议: 1、教学建议 授课形式:讲解与讨论,实验 通过讲解让学生了解纺织材料光学现象的形成原因、光学性质的衡量指标及 其影响因素; 充分做好实验准备。 2、学习建议 通过详细讲解让学生了解纺织材料光学现象的形成; 通过记忆和理解,掌握纺织材料光学性质的衡量指标及其对纺织材料加工使 用的影响; 通过实验掌握主要性质的测试方法,熟悉有关国家标准,熟练掌握测试仪器 的正确使用方法
第十三章纺织材料的光学性质 纤维的光学性质是指纤维对光的反射、折射、衍射和透射性质及光泽特征以及 纤维对光的吸收激发发光、降解和耐光性质,这些性质直接影响着纤维及其制品 的外观特征,使用性能及耐老化性 一、纤维的色泽 1.纤维的颜色 纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸收和反射能力: 天然纤维的颜色取决于: ()品种(即天然色素): (②)生长过程中的外界因素 合成纤维的颜色取决于: (1)原料(是否含有杂质): (2)纺丝工艺(如温度、加热、时间等》 2.纤维的光泽 纤维的光泽取决于: 光线在纤维表面的反射情况(反射量的大小:反射光量的分布)。 图光线在纤雄表面的反射、折射和透射 一入射光(平行光)2一表面正反射光3一表面散射反射光 4一透射光5一来自内部的散射反射光
第十三章 纺织材料的光学性质 纤维的光学性质是指纤维对光的反射、折射、衍射和透射性质及光泽特征以及 纤维对光的吸收激发发光、降解和耐光性质,这些性质直接影响着纤维及其制品 的外观特征,使用性能及耐老化性。 一、纤维的色泽 1. 纤维的颜色 纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸收和反射能力。 天然纤维的颜色取决于: ⑴ 品种(即天然色素); ⑵ 生长过程中的外界因素; 合成纤维的颜色取决于: ⑴ 原料(是否含有杂质): ⑵ 纺丝工艺(如温度、加热、时间等) 2. 纤维的光泽 纤维的光泽取决于: 光线在纤维表面的反射情况 (反射量的大小;反射光量的分布)
(1)纤维光泽的形成 纤维的光泽实际上是:正反射光、表面散射反射光和来自内部的散射 反射光的共同贡献。 透射光决定纤维的透明程度。 评价光泽应同时考虑两个方面:反射光量的大小和反射光量的分布规律。 反射光量很大,分布不均匀一一“极光”: 反射光量很大,分布较均匀一一“肥光”。 (2)影响纤维光泽的因素 a.纵面形态 b.截面形状 c.层状结构 ()光泽与观察角度有关 (2)光泽与反射平面有关 ①有均一反射平面的纤维,其光泽感强 ②如蚕丝,截面为三角形,有很多的反射平面 ③圆形化纤无反射平面,光泽较差 (③)光泽还与纤维表面的粗糙度有关 天然纤维表面较粗糙,反光亮度较弱,光泽亦差,棉纤维中成熟好 光泽好:羊毛中粗的优于细的。 化纤表面光滑,反光亮度大,光泽强 第一节折射率和双折射率 当光线照射在纤维上,在纤维(介质2)与空气或液体(介质1)的界面处 将发生反射与折射现象
(1)纤维光泽的形成 纤维的光泽实际上是:正反射光、表面散射反射光和来自内部的散射 反射光的共同贡献。 透射光决定纤维的透明程度。 评价光泽应同时考虑两个方面:反射光量的大小和反射光量的分布规律 。 反射光量很大,分布不均匀——“极光”; 反射光量很大,分布较均匀——“肥光”。 (2)影响纤维光泽的因素: a.纵面形态 b.截面形状 c.层状结构 ⑴光泽与观察角度有关 ⑵光泽与反射平面有关 ①有均一反射平面的纤维,其光泽感强 ②如蚕丝,截面为三角形,有很多的反射平面 ③圆形化纤无反射平面,光泽较差 ⑶光泽还与纤维表面的粗糙度有关 天然纤维表面较粗糙,反光亮度较弱,光泽亦差,棉纤维中成熟好 光泽好;羊毛中粗的优于细的。 化纤表面光滑,反光亮度大,光泽强。 第一节 折射率和双折射率 当光线照射在纤维上,在纤维(介质2)与空气或液体(介质1)的界面处 将发生反射与折射现象
O 介质 个质1 空气或液陶 (包层状结料 新射?了)纤维 (⊙纤维集合体 图层状结构纤维多层反射和折射对光泽影响的示意图 1.双折射现象 定义 平行偏振光沿非光轴方向投射到纤维上时,除了在界面上产生反射光外, 进入纤维的光线被分解成两条折射光,称之为纤维的双折射。 其中一条: 寻常光(简称0光),遵守折射定律,振动面L光轴,nL: 另一条: 非寻常光(简称e光),不遵守折射定律,振动面Ⅱ光轴,n‖。 双折射率:△n=nI-nL 纤维的双折射现象 平阅偏振光 轩华轴 〔2轴) ·传播速度较慢的光,称慢光,又称e光,该方向的折射率较大 ·传播速度较快的光,称快光,又称。光,该方向的折射率较小
图 层状结构纤维多层反射和折射对光泽影响的示意图 1.双折射现象 定义 平行偏振光沿非光轴方向投射到纤维上时,除了在界面上产生反射光外, 进入纤维的光线被分解成两条折射光,称之为纤维的双折射。 其中一条: 寻常光(简称 o 光),遵守折射定律,振动面⊥光轴,n⊥; 另一条: 非寻常光(简称 e 光),不遵守折射定律,振动面‖光轴,n‖。 双折射率:△n=n‖- n⊥ 纤维的双折射现象 ⚫ 传播速度较慢的光,称慢光,又称 e 光,该方向的折射率较大 ⚫ 传播速度较快的光,称快光,又称 o 光,该方向的折射率较小
●双折射率△n=n∥-n ●△n>0为正晶体;△n<0为负晶体:△n=0为零晶体 ·大多数纤维为正品体 2.纤维双折射率的测定方法及应用 ·测量: 浸没法:(寻找贝克线,测得表层折射率) 光程差法: △D=d(nI-n⊥) 用石英楔子补偿法测出△D和d。 ·应用: 1.用于判明纤维分子的取向程度 △n大,取向度大。 2.用于判明管状纤维的孔径或棉纤维的成熟度 △n=n-in nm和n分别为光波振动方向平行于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率n 和垂直于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率1。其物理过程为,可由图7-13表 示,当一束平面偏振光E以电矢量振动方向与纤维轴夹角日入射纤维后,可被分 g光V 平面编光 带后石稀圆编振 解为两组相互正交的平面偏振光。 图纤维内平面偏振光的分解与双折射现象 表常见纤维的折射率、双折射和纤维密度(温度20士2℃,相对湿度65%土2%) 密度(gcm 纤维 nw一n 丙纶 0.91 1.523 1491 0.032
⚫ 双折射率△n= n∥-n⊥ ⚫ △n>0 为正晶体;△n<0 为负晶体;△n=0 为零晶体 ⚫ 大多数纤维为正晶体 2. 纤维双折射率的测定方法及应用 ⚫ 测量: 浸没法:(寻找贝克线,测得表层折射率) 光程差法: △D= d(n‖- n⊥) 用石英楔子补偿法测出△D 和 d。 ⚫ 应用: 1.用于判明纤维分子的取向程度 △n 大,取向度大。 2.用于判明管状纤维的孔径或棉纤维的成熟度 △n = nmax─ nmin n∥和n⊥分别为光波振动方向平行于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率n∥ 和垂直于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率n⊥。其物理过程为,可由图7-13 表 示,当一束平面偏振光E以电矢量振动方向与纤维轴夹角θ 入射纤维后,可被分 解为两组相互正交的平面偏振光。 图 纤维内平面偏振光的分解与双折射现象 表 常见纤维的折射率、双折射和纤维密度(温度 20±2℃,相对湿度 65%±2%) 纤维 密度(g·㎝ -3 ) n∥ n⊥ n∥ — n⊥ 丙纶 0.91 1.523 1.491 0.032
乙纶 0.95 1.552 1.507 0.045 锦纶6 1.14-1.15 1.568 1.515 0.053 锦纶66 1.141.151.570-1.5801.520-1.530 0.040-0.060 腈纶 1.14-1.191.510-1.5161.510-1.516 0.000-0.005 维纶 1.26-1.30 1.547 1.522 0.025 羊毛 1.30-1.321.553-1.5561.542-1.547 0.009-0.012 三醋酯 1.30 1.474 1.479 -0.005 蚕丝 1.00-1.361.578-1.5851.537-1.538 0.040-0.047 涤纶 1.38-1.39 1.725 1.537 0.188 氯纶 137-1.401.500-1.5101.500-1.505 0.000-0.005 苎麻 1.54-1.551.595-1.5991.527-1.540 0.057-0.058 粘胶 1.52-1.531.539-1.5501.5141.523 0.0180.036 1.54-1.551.573-1.5811.524-1.534 0.041-0.051 亚麻 1.541.55 1.594 1.532 0.062 玻璃纤维 2.54 1.547 1.547 0.000 第二节反射率、透射率和吸收率 第三节衍射性质 第四节纺织材料的吸收光谱
乙纶 0.95 1.552 1.507 0.045 锦纶 6 1.14~1.15 1.568 1.515 0.053 锦纶 66 1.14~1.15 1.570~1.580 1.520~1.530 0.040~0.060 腈纶 1.14~1.19 1.510~1.516 1.510~1.516 0.000~0.005 维纶 1.26~1.30 1.547 1.522 0.025 羊毛 1.30~1.32 1.553~1.556 1.542~1.547 0.009~0.012 三醋酯 1.30 1.474 1.479 —0.005 蚕丝 1.00~1.36 1.578~1.585 1.537~1.538 0.040~0.047 涤纶 1.38~1.39 1.725 1.537 0.188 氯纶 1.37~1.40 1.500~1.510 1.500~1.505 0.000~0.005 苎麻 1.54~1.55 1.595~1.599 1.527~1.540 0.057~0.058 粘胶 1.52~1.53 1.539~1.550 1.514~1.523 0.018~0.036 棉 1.54~1.55 1.573~1.581 1.524~1.534 0.041~0.051 亚麻 1.54~1.55 1.594 1.532 0.062 玻璃纤维 2.54 1.547 1.547 0.000 第二节 反射率、透射率和吸收率 第三节 衍射性质 第四节 纺织材料的吸收光谱