纤维的反射、透射和吸收规律及与颜色的关系

　一、反射、透射和吸收的基本规律
光线在纤维表面反射、折射，且其反射光与折射光的强弱可用菲涅尔（Ｆｒｅｓｎｅｌ）公式表示。
+ U' z; I+ ^: v- o

式中：Ｒ———反射率；
Ｉ０———入射光通量；
Ｉｒ———反射光通量；
2 s6 {3 K9 ~' Jｉ———光线入射角；
$———光线折射角。
1 B  @% ]% T4 p; ~1 O因为纤维折射率决定了光线入射角和折射角的关系，所以反射率随光线入射角变化，当入射角ｉ很小时，反射系数Ｒ很小；当ｉ超过一定值后，Ｒ开始显著上升（图1）。图2是折射率ｎ＝１．５时，入射角与反射率的关系曲线，它是漫反射和正反射的叠加。

入射角与反射系数

入射侧半球反射光分布

当光线法向（垂直）入射时（ｉ＝０°），菲涅尔公式
' y9 w. i0 M" b- D( t. s: m可改写为：
+ V$ A$ J) d1 j. I' H: N0 V. xＲ０＝{ (ｎ－１)/(ｎ＋１)}２
! q1 f) t9 k. S5 f' W式中：Ｒ０———法向反射率；
ｎ———折射率。
对纤维来说，折射率一般为１．５～１．６，故其法向反射率Ｒ０一般为０．０４０～０．０５３。
折射光相对入射光强弱可用下式表示。
) m! F- n( [) P) v: Oｚ＝Ｉｚ/Ｉ０＝１－Ｒ
3 A8 B* c% Z8 ?5 _  Q8 P式中：ｚ———透射率；
" C, O2 a- c9 I2 WＲ———反射率；
Ｉｚ———折射光通量。
% D! j( E- k, M. _纺织纤维的透射率在０．９５左右。
在光线进入纤维后，透射光通量Ｉｔ与入射光通量Ｉｚ０之间有下列关系：
$ z* F9 ]( r- u" l. M1 ?8 e

式中：ｌ———样品厚度；
α———吸收系数。
吸收系数由纤维本性所决定，同时也与其波长有关。大多数无定形高聚物在可见光范围内没有特征的选择吸收，吸收系数很小，因此其表现出无色透明的状态。仔细研究光的强度随穿透介质深度而衰减的现象表明，这里还应区分真吸收和散射两种情况，前者是光能真正被介质吸收后转化为热能，后者则是光被介质散射到其他方向。若考虑到散射，则透射光通量Ｉｔ与入射光通量Ｉ０关系式应改写为：

式中：β———散射系数，常数。
. O6 X6 R( s6 [! H# m2 r3 A: j上式可称为普遍的消光定律。

纤维的颜色除由本身固有的颜色所决定外，还决定于所含的其他物质和表面特征。无定形高聚物通常是无色透明的，而纤维大多则是部分结晶的高聚物，由于光散射，其一般透明度较低或呈乳白色。纤维的颜色一般是加入染料、颜料等造成的，当加入没有溶解性的染料、颜料时，纤维成为有色不透明体；当加入无色不溶的物质（如二氧化钛）时，纤维成为无色（白色）的不透明体。