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
. `6 u$ M) O" `+ C% L: K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。
2 D2 t4 ~) q6 A; V8 f

式中：Ｒ———反射率；
" u7 e  a, a- O( W/ bＩ０———入射光通量；
Ｉｒ———反射光通量；
# ]1 o" G) B5 W" P5 eｉ———光线入射角；
4 R* p( B  \7 ^3 E2 A: g. k$———光线折射角。
% e1 w6 O- f8 Y4 H+ M  D# o! T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

  S3 X1 m; t. H, F" n# C0 ?; a当光线法向（垂直）入射时（ｉ＝０°），菲涅尔公式
可改写为：
Ｒ０＝{ (ｎ－１)/(ｎ＋１)}２
式中：Ｒ０———法向反射率；
ｎ———折射率。
0 W5 D$ j" m; n1 z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。
" M4 c3 d; \0 n折射光相对入射光强弱可用下式表示。
ｚ＝Ｉｚ/Ｉ０＝１－Ｒ
9 q  g3 k1 V% H; S式中：ｚ———透射率；
+ C: i$ Y2 `' m! Y; r6 t5 s4 GＲ———反射率；
Ｉｚ———折射光通量。
7 m4 w: w7 O9 Y( P" b/ C6 P纺织纤维的透射率在０．９５左右。
- ], |0 B5 C+ j6 D4 f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：

式中：ｌ———样品厚度；
: q! X) V; x5 s5 Tα———吸收系数。
+ n9 d1 [: f" l# [7 K0 [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。
' `6 z# J3 a' r$ d2 |3 Y! H. |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。