折射率是衡量透光质量的基本指标。所谓折射就是当光线射入塑料后,由于在空气中与塑料中光传播速度不同,导致入射光与射出光沿行进方向发生偏折的现象。如果沿材料平行与垂直方向都发生折射,则折射率的差值称为双折射。
折射程度用折射率表示。折射率是光在真空或空气中传播速度与光在该塑料中传播速度之比。如果以真空传播速度计算的折射率称绝对折射率,则以空气传播速度计算者称为相对折射率,通常采用相对空气的折射率。实际上,在测试计算时,常用入射角的正弦及射出角的正弦之比表示折射率。光线透过塑料的折射情况如图4-1所示,折射率的计算式为
式中,θ、θ′分别是光线进入材料或从材料内射出时的入射角;φ、φ′分别是光线进入材料或从材料内射出时的折射角;n是折射率。
由于试验中采用波长为589.3nm的光线,称为D光或钠光,故折射率用nD表示。折射率一般都大于1,相同材料对不同波长光的折射率不等。折射率越大,则折射现象越严重,反射率也越大,会导致图像偏移。塑料的折射率与玻璃相似,大多数碳氢结构聚合物折射率在1.5左右;含氟原子的和甲基材料的折射率较小,当碳键上有较大侧基或极性较大时,折射率较大。折射率除了与材料结晶度、组织分布均匀性等有关外,还与内应力大小等有关,应力大,则折射率大。(www.xing528.com)
图4-1 光线透过塑料的折射
一般来说,好的透光材料应透光率高,折射率及雾度小。但是,在制作镜片或光导线时,则希望折射率大,可减小镜片厚度,使光线全部在光导纤维中折射前进,传播信息,降低耗损。
无论在什么场合,双折射现象对光学制品的性能都是有害的,它会导致图像失真。通常树脂中含有苯环结构的聚合物,如PMMA、PS、PC都有较严重的双折射现象。此外,树脂中含有共聚、共混单元,添加其他助剂,取向性大或结晶和非结晶共存的情况下也都会产生双折射。因此,要采取调整材料配比、少加助剂,采用取向性小的浇注工艺及非结晶型材料等措施,来降低双折射。
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