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实验十四材料透光性的测定

概述

在材料中,玻璃、陶瓷、塑料等是透明或半透明材料。透光性是指材料透过光线的能力，它是一个综合性的指标，与材料对光线的吸收和反射性质有关。通常用透光率或雾度(浑浊度)来表征。

传统的光学材料是玻璃，透光性是玻璃最重要的性质。对于平板玻璃，由于其用途的需要，对光的透过率有较高的要求，在各国的玻璃标准中对透过率都有具体的规定。因此，透过率的测定是平板玻璃质量检测的重要项目。

乳白玻璃和半透明瓷器的一个重要光学性质是半透明性。一些重要的工艺瓷，例如骨灰瓷和硬瓷，其半透明性是主要的鉴定指标之一。单相氧化物陶瓷的半透明性是它的质量标志。因此，测定乳白玻璃和半透明瓷器的半透明性对科研和生产都是十分重要的。

对于陶瓷材料，好瓷器的一种特殊性质是高度的透光性。透明的AlO、MgO、YO等氧化

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物陶瓷也有较高的透明度,其透光性也是这些材料的质量指标。

此外，有机玻璃、透明或半透明塑料薄膜也以透光性作为其质量鉴定和老化后性能变化程度的评定指标。

一、实验目的1．明确总透光率、雾度的基本概念；

了解玻璃透光率/雾度测定仪的基本测量原理及使用方法；

掌握材料透光率、雾度的测定技术。二、实验原理1．总透光率、雾度的定义

总透光率的定义

透光率是衡量一种物体透射光通量的尺度。1933年，国际照明委员会(CIE)对透光率作了明确的定义：透过率是透过物体的光通量和射到物体的光通量之比，即

? ??IV? d

T= =0

? ? ? ?

（1）

?0 ??IVd

0 ? ? ?

式中：T—总透过率；光通量之比；

Φ—射到物体上的光能量，流(明)；

0

Φ—透过物体的光能量；

I—A光源的分谱辐射强度，瓦每球面度；

λ

V—明视觉相对光谱灵敏度(或视见函数)；

λ

τ—单色光透过率；

λ

d—波长间隔，纳米。

λ

这样，只要用分光光度计测出物体的一系列单色光的透过率，就可以累计计算物体的可见光(380―780nm)透过率。不过，手工计算十分麻烦，将算法编成程序，让计算机自动计算则方便得多。

雾度的定义

光线射到一透明或半透明物体上时，部分产生定向反射，部分产生漫反射，如图1中的左半球所示。光线进入样品后部分被吸收，部分被透过。在出射样品的光中，主透射部分按折射定律前进，其余部分产生半球透射，其前进方向是散乱的，因此称为漫透射，如图中的右半球所示。

按照GB2410-80及ASTMD1003-61(1997)，以半球透射来考核的透光率，称为半球透光率。

透过试样而偏离入射方向的散光通量与透射光通量之比称为雾度，同样，在GB2410―80及ASTMD1003―61(1997)中所定义的雾度是指样品的半球雾度。

漫反射镜面反射

漫透射

狭角前反射

主透射

入射光

半球反射 半球透射

图1

2、透光率/雾度测定仪的基本测量原理

透光率/雾度测定仪采用平行照射，半球散射，积分球光与透射原理电接收的方式，其测量原理如图2所示。由光源1(卤钨灯)发出的光经过聚光镜2，通过光栏3，经遮光式调制器4射到物镜5上。物镜5射出一束平行光束，其光线偏离角不大于30，并将光拦3成像在出射窗口10上。出射窗对入射窗口中心的张角为80，光斑边缘与出射窗形成1.30的环带。积分球7内装有一可摆动的标准发射器9，当测定透光率及总透射光时，标准发射器被控在位，挡住出射窗；当测散射光时，从出射窗处让开。固定在积分球上的硒光电池8将球内的光照

吸收后转换成光电流，经检波放大A/D转换，微机处理后，显示透光率和雾度的测定值，需要时还可打印输出。

10

10

11

1.3o

3o

8o

1

2

3

4

5

6

9

7 8

光源 2．聚光镜 3．光栏 4．调制器5．物镜 6．试样 7．积分球

8．光电池9．发射标准器10．出射窗口 11．入射窗口图2 透光率/雾度测定仪的测量原理图

三、实验设备和试样1．仪器结构

仪器外形如图3所示。仪器分为发射系统(左侧)和接收系统(右侧)两部分，中间是开启式的样品室。由于调制器的采用，仪器不受环境光的影响，不必采用暗室．开启式的样品窗几乎不受样品尺寸的限制，保证了大件样品操作者的安全，可以测量平板玻璃，塑料板材和片材、塑料薄膜等透明及半透明的平行平面样品的透光率、透射雾度，仪器采用微机自动操作系统及数据处理系统，无旋钮操作，使用方便。

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4

5

6

测试准备指示灯 2.透光率显示窗3.雾度测试窗4.电源开关 5.测试开关6.样品架图3透光率/雾度测定仪外形图

试样