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
' a: ]  G& p5 B7 @& _9 K$ F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。

式中：Ｒ———反射率；
Ｉ０———入射光通量；
Ｉｒ———反射光通量；
) }- U: j  g- e* X. K2 ]0 W) tｉ———光线入射角；
  F) r8 J9 B9 I3 d2 F$———光线折射角。
6 D# \: k8 _8 ^9 C  H* ]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

, A$ N. q9 P( A' F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。
5 v" K( v# n5 b4 w! i5 C+ e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。
' d) ?% G8 K7 C3 H折射光相对入射光强弱可用下式表示。
9 K3 U2 o! f7 Uｚ＝Ｉｚ/Ｉ０＝１－Ｒ
, ~8 E/ V6 a! s% R9 M式中：ｚ———透射率；
Ｒ———反射率；
Ｉｚ———折射光通量。
, ^1 |1 m/ Y5 n纺织纤维的透射率在０．９５左右。
  L. o# _; _, y3 V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：
6 Q4 I3 Y' ^! X) X; D# J0 _* \0 g

式中：ｌ———样品厚度；
( F" X) c# }3 m8 Cα———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。
/ i5 f$ ?( [. B2 n) I* v9 z& G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。