纺织材料的光学特性
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2020/5/8
（三）织物的被覆性
被复性 ：织物表面纱线的几何学上的覆盖性 织物的被覆性反映了透明度和透光度的大小
平行光顺着纱线的轴向，射在纱线上，反射光也平行， 光泽感就强；射到纱线上的光束与纱的轴向垂直，易 形成散射，光泽就差
2020/5/8
Z
Z
Z
S
（a）捻向相同，光泽方向相反 （b）捻向相反，光泽方向相同
经纬纱的捻向一致，有助于光线的规律反射，如果经纬 纱不同捻向，且其捻回角 (加捻后纱的表层纤维对纱轴的 倾角 )各为一定数，使经纬的纤维排列方向完全一致时， 光泽感最强
)2
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1
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180
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薄膜厚度无限厚（K/S公式）
K/S
?
(1 ?
R?
)2
2R?
2020/5/8
s i0
t2s
t ts ts2 ts3
阿伦 -戈德芬格模型
t2
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cos 45o ? d ?1 ? (1 ? 0 ? d ? cos 45o ? (1 ?
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2020/5/8
K—M模型与A—G模 0.8 型的比较
0.6
A —G考虑了纤 维表面的福勒 斯纳反射因素， 因此其预测较 正确。
R
0.4
0.2
K-M
A-G
2020/5/8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
c?r
二、织物组织结构对光学性能的影响
影响织物光学性能的主要因素： 1.纤维的折射率及内外部形态 2.纱线结构 3.织物结构以及染料颜色和染色深度
2020/5/8
???? ?? ??
第二次界面
?
t
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（二）光泽
纤维光泽的测量：三维变角光度仪。边旋转试样 边测定反射通量，测出的最高和最低光通量 M和 L ，光泽度 G
G ? (M ? L) L? 100%
纤维外表面的平整决定了纤维反射光辉度的分布
纤维内部的反射比例以及透明性与辉度分布反映出 纤维光泽的质感－光泽感
2020/5/8
ຫໍສະໝຸດ Baidu
蚕 丝 和 涤 纶 纤 维 光 泽 曲 线
2020/5/8
第二节 织物的光学特点
一、织物的光学模型
库贝尔卡和芒克假定织物为没有边缘影响的
无限宽阔的薄膜。推出了有限厚度薄膜层反
射光比例R的计算公式
R?
R??1(R'? R? ) ? R? (R'? R??1)eSX (R??1 ? R? ) (R'? R? ) ? (R'? R??1)eSX (R??1 ? R? )
纤维多为半透明和不透明
2020/5/8
I
I
I
R
n1 P n2
T R2 n1 r
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q
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2.5o
光雾
T
a
(a)光反射 (b)光散射
b
c
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ln T ? ?? L
(c)光线大角向前散射引起的光雾
2020/5/8
增加。当其粒径减小到可见
光波长范围以下时，将引起
衍射现象，使散射效率急剧 下降直到透明。TiO2比 CaCO3的散射系数要大得 多，散射中心折射率变化越 大，散射效率越大 。
2020/5/8
二、纤维的外部结构对光学性能的影响
（一）截面形状
2.4
2.2
度 强 2.0 对 相 1.8 光 射 1.6 反
双折射现象
纤维分子链平行方向和垂直方向 对光辐射形变有不同的抵抗能力， 导致了分子平行向和垂直向折射 率的差异
2020/5/8
纤维的内部结构对纤维透明度的影响
绝干纯净的纤维材料是绝缘电介质材料，消光系 数k接近于零， 透明度极高 纤维材料含有伴生物、杂质、含有水分，对光线 既不全透明，也不全反射， 半透明材料
1.4
1.2
1.0
2020/5/8
1.5
1.9
2.3
2.7
3.1
a/b
（二）侧面结构
2020/5/8
圆形截面
三角形截面
（三）长度和细度
长度越短的纤维组成的织物光泽和透明感越不好。
纤维细，截面的曲率大，纤维集合体表面的反 射光中漫反射比例大，光泽比较柔和。纤维越 细，其比表面积越大 纤维表面的反射率 R随纤维 细度增大而增大的。
纤维内部折射率的不均匀性可能来自纤维高分子无 定形区和结晶区密度的差异，或由于湿法纺丝去除 溶剂时造成的微隙引起，或起因于纤维中的添加物。
0.20
0.16
)
?m1/m(
0.12
0.08
0.04
0 0
二氧化钛
碳酸钙
1.0
2.0
3.0
粒径 (mm)
高分子中TiO 2粒径越小，其 表面积越大，散射效率随之
分子的电子结构因辐射的 光频电场作用而形变的程度
纤维的折射率大
对光线的反射比越大
纤维回潮率高
2020/5/8
对光的折射率下降
常见纤维的折射率
n∥
n?
? n ? n∥ ? n?
2020/5/8
n⊥的折射光（称寻常光线或称 O光）： 振动面与纤维几何轴垂直，遵守折射定 律，在不同方向的折射率不变；
n∥的折射光（称为常光线或称为 E光）： 振动面与纤维几何轴平行，它不遵守折 射定律，折射率随方向而变
超细纤维织物散射光比例大，反射率较大，使 用同样的染色工艺时，与粗纤维制品得色比较 不鲜艳，且表观得色浅 。
2020/5/8
三、纤维的光学特性
（一）反射和透射
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光通量
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第三次界面
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2020/5/8
（一）纱线结构的影响
捻 向 角
纱线捻度较大增力光泽
纱线的捻向不同可影响 光反射的方向性
2020/5/8
Z捻
S捻
（二）织物结构的影响 纱线的交织点越多，越影响织物的平整性，光泽越差
平纹
府绸
3/1斜纹
2020/5/8
（a）平行光顺着纱线轴向排列， 得到平行反射光
（b）入射面与纱线轴向相交， 得到散射光
纺织材料的光学特性
2020/5/8
第一节 纤维结构的影响
影响纤维的光学特性的因素
1.纤维的内部结构 高聚物的分子结构，分子聚集 态结构以及共混或共聚物组成
2.外部结构 截面形状、复合结构和侧面结构
2020/5/8
一、 纤维的内部结构对光学性能的影响
纤维内部结构影响纤维的折射率和透明性
纤维的折射率
（三）织物的被覆性
被复性 ：织物表面纱线的几何学上的覆盖性 织物的被覆性反映了透明度和透光度的大小
平行光顺着纱线的轴向，射在纱线上，反射光也平行， 光泽感就强；射到纱线上的光束与纱的轴向垂直，易 形成散射，光泽就差
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Z
Z
Z
S
（a）捻向相同，光泽方向相反 （b）捻向相反，光泽方向相同
经纬纱的捻向一致，有助于光线的规律反射，如果经纬 纱不同捻向，且其捻回角 (加捻后纱的表层纤维对纱轴的 倾角 )各为一定数，使经纬的纤维排列方向完全一致时， 光泽感最强
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薄膜厚度无限厚（K/S公式）
K/S
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阿伦 -戈德芬格模型
t2
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cos 45o ? d ?1 ? (1 ? 0 ? d ? cos 45o ? (1 ?
?
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K—M模型与A—G模 0.8 型的比较
0.6
A —G考虑了纤 维表面的福勒 斯纳反射因素， 因此其预测较 正确。
R
0.4
0.2
K-M
A-G
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0
0.2
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0.6
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c?r
二、织物组织结构对光学性能的影响
影响织物光学性能的主要因素： 1.纤维的折射率及内外部形态 2.纱线结构 3.织物结构以及染料颜色和染色深度
2020/5/8
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第二次界面
?
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（二）光泽
纤维光泽的测量：三维变角光度仪。边旋转试样 边测定反射通量，测出的最高和最低光通量 M和 L ，光泽度 G
G ? (M ? L) L? 100%
纤维外表面的平整决定了纤维反射光辉度的分布
纤维内部的反射比例以及透明性与辉度分布反映出 纤维光泽的质感－光泽感
2020/5/8
ຫໍສະໝຸດ Baidu
蚕 丝 和 涤 纶 纤 维 光 泽 曲 线
2020/5/8
第二节 织物的光学特点
一、织物的光学模型
库贝尔卡和芒克假定织物为没有边缘影响的
无限宽阔的薄膜。推出了有限厚度薄膜层反
射光比例R的计算公式
R?
R??1(R'? R? ) ? R? (R'? R??1)eSX (R??1 ? R? ) (R'? R? ) ? (R'? R??1)eSX (R??1 ? R? )
纤维多为半透明和不透明
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I
I
I
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n1 P n2
T R2 n1 r
n1 P n2 T
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2.5o
光雾
T
a
(a)光反射 (b)光散射
b
c
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ln T ? ?? L
(c)光线大角向前散射引起的光雾
2020/5/8
增加。当其粒径减小到可见
光波长范围以下时，将引起
衍射现象，使散射效率急剧 下降直到透明。TiO2比 CaCO3的散射系数要大得 多，散射中心折射率变化越 大，散射效率越大 。
2020/5/8
二、纤维的外部结构对光学性能的影响
（一）截面形状
2.4
2.2
度 强 2.0 对 相 1.8 光 射 1.6 反
双折射现象
纤维分子链平行方向和垂直方向 对光辐射形变有不同的抵抗能力， 导致了分子平行向和垂直向折射 率的差异
2020/5/8
纤维的内部结构对纤维透明度的影响
绝干纯净的纤维材料是绝缘电介质材料，消光系 数k接近于零， 透明度极高 纤维材料含有伴生物、杂质、含有水分，对光线 既不全透明，也不全反射， 半透明材料
1.4
1.2
1.0
2020/5/8
1.5
1.9
2.3
2.7
3.1
a/b
（二）侧面结构
2020/5/8
圆形截面
三角形截面
（三）长度和细度
长度越短的纤维组成的织物光泽和透明感越不好。
纤维细，截面的曲率大，纤维集合体表面的反 射光中漫反射比例大，光泽比较柔和。纤维越 细，其比表面积越大 纤维表面的反射率 R随纤维 细度增大而增大的。
纤维内部折射率的不均匀性可能来自纤维高分子无 定形区和结晶区密度的差异，或由于湿法纺丝去除 溶剂时造成的微隙引起，或起因于纤维中的添加物。
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二氧化钛
碳酸钙
1.0
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粒径 (mm)
高分子中TiO 2粒径越小，其 表面积越大，散射效率随之
分子的电子结构因辐射的 光频电场作用而形变的程度
纤维的折射率大
对光线的反射比越大
纤维回潮率高
2020/5/8
对光的折射率下降
常见纤维的折射率
n∥
n?
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2020/5/8
n⊥的折射光（称寻常光线或称 O光）： 振动面与纤维几何轴垂直，遵守折射定 律，在不同方向的折射率不变；
n∥的折射光（称为常光线或称为 E光）： 振动面与纤维几何轴平行，它不遵守折 射定律，折射率随方向而变
超细纤维织物散射光比例大，反射率较大，使 用同样的染色工艺时，与粗纤维制品得色比较 不鲜艳，且表观得色浅 。
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三、纤维的光学特性
（一）反射和透射
t? s?a ?1
光通量
a
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(1? ? )(1? ? 1? ??
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第三次界面
??
n1
n2
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（一）纱线结构的影响
捻 向 角
纱线捻度较大增力光泽
纱线的捻向不同可影响 光反射的方向性
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Z捻
S捻
（二）织物结构的影响 纱线的交织点越多，越影响织物的平整性，光泽越差
平纹
府绸
3/1斜纹
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（a）平行光顺着纱线轴向排列， 得到平行反射光
（b）入射面与纱线轴向相交， 得到散射光
纺织材料的光学特性
2020/5/8
第一节 纤维结构的影响
影响纤维的光学特性的因素
1.纤维的内部结构 高聚物的分子结构，分子聚集 态结构以及共混或共聚物组成
2.外部结构 截面形状、复合结构和侧面结构
2020/5/8
一、 纤维的内部结构对光学性能的影响
纤维内部结构影响纤维的折射率和透明性
纤维的折射率