Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Вивчення оптичних властивостей волокон .



 

Мета роботи- вивчити основні характеристики оптичних властивостей волокон і ниток, освоїти метод визначення коефіцієнта пропускання полімерних плівок або розчинів.

 

13.1. Стислі теоретичні відомості

 

Оптичні властивості- це властивості, сприймані в зорових відчуттях. До основних оптичних властивостей волокон і ниток відносяться поглинання, заломлення, віддзеркалення і розсіювання ними світла. Відомо, що при поглинанні світла волокнами (нитками), частина енергії електромагнітних хвиль перетворюється в енергію вторинного випромінювання або на різні форми внутрішньої енергії. Найважливіші оптичні властивості волокон (ниток): поляризована люмінесценція, радіотермолюмінесценція, блиск, колір, рівномірність забарвлення і її стійкість і ін.

Оптичні властивості волокон і ниток визначаються будовою електронних оболонок атомів, з яких складаються молекули. Спектральний діапазон електромагнітного випромінювання світла розділяють на діапазони: ультрафіолетовий (3·10-9 - 4·10-7 м), видимий (4·10-7 - 8·10-7 м) і інфрачервоний (8·10-7 - 10-4 м).

Випромінювання може проходити через волокна (нитки), відображатися, поглинатися, заломлюватися і розсіватися в них. Практично для волокон (ниток) багатьох видів має місце поєднання цих явищ.

Коефіцієнт пропускання t характеризує відношення потоку випромінювання, пропущеного волокном, до потоку випромінювання, що впало на нього. При цьому коефіцієнт пропускання при різних частотах випромінювання має різні значення і залежить від будови волокон (ниток), температури, забарвлення, стану поверхні і інших факторів. Відзначимо, що коефіцієнт пропускання волокон (ниток) при низьких температурах значно більше, ніж при високих.

Від поверхні волокон світло відображається. Відбивна здатністьзалежить від властивості поверхні. Гладка або металізована поверхня волокон має високу відбивну здатність, спостерігається поява блиску.

Заломлення світлана межі середовищ різної оптичної щільності прийнято характеризувати коефіцієнтом(показником) заломлення h. Він визначається відношенням швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в речовині волокон (ниток). Значення цього показника залежить також від частоти падаючого світла. При збільшенні частоти коефіцієнт заломлення зменшується.

При проходженні світла через волокна (нитки) відбувається поглинання випромінювання за рахунок витрати енергії на збудження атомів і молекул. За законом Бугера-Ламберта-Бера інтенсивність I світла, що пройшло через волокна, ослабляється:

I =I0 exp(-k1)

де I0 і I - відповідно інтенсивності світла, що входить в речовину волокна (нитки) і що пройшло його;

l - товщина волокон (ниток);

k - лінійний показник поглинання.

Одне з важливих світлових явищ - колір волокон (ниток). Колірне відчуття виникає в результаті дії на око потоків електромагнітного випромінювання з діапазону видимого спектру з довжиною хвиль від 380 до 760 нм. Відомо, що до складу білого денного світла входять монохроматичні складові світла (з довжинами хвиль, нм): червоний 620-760, оранжевий 590-620, жовтий 530-590, зелений 490-530, голубий 470-490, синій 430-470, фіолетовий 390-430.

Волокна і нитки можуть бути безбарвними - ахроматичного кольору - або можуть мати хроматичні кольори. Ахроматичні кольори виходять при віддзеркаленні тілом проміння всіх довжин хвиль спектру в однаковому співвідношенні. Відомо, що при повному віддзеркаленні вийде білий колір, при повному поглинанні - чорний, при неповному - сірий.

Основною характеристикою кольору є коефіцієнта віддзеркалення:

ко=Sо/S

де Sо - кількість відображеного світла;

S - кількість падаючого світла.

Оцінка кольору може бути органолептичною і за допомогою приладів фотометрії. При органолептичній оцінці ахроматичні кольори розділяють на яскраво-білий, світло-сірий, темно-сірий, чорний, глибоко-чорний. Точніше, оцінка за ахроматичною шкалою, що представляє набір зразків ахроматичного кольору, коефіцієнт віддзеркалення яких наперед зміряний.

У волокон і ниток переважають природні кольори: білий, кремовий, світло-сірий, жовтий і сірий. Яскраве забарвлення, як правило, штучне.

Хроматичні кольори визначаються наступними показниками: довжиною хвилі (колірний тон), коефіцієнтом віддзеркалення, чистою насиченістю (ступенем відмінності хроматичного кольору від сірого, однакового з ним по світлості).

Методи визначення хроматичного кольору волокон і ниток: органолептичний (по атласу кольорів) і з використанням колориметрів різних конструкцій.

Фотоколориметричний метод аналізу.Принцип дії фотоелектричних колориметрів заснований на здатності фотоелемента перетворювати світлову енергію на енергію електричну. Зміна величини світлового потоку, що пройшов через кювету із забарвленою речовиною, контролюється по зміні електричної енергії.

Існує ряд конструкцій фотоколориметрів. Всі вони мають освітлювач, кювети, фотоелементи і гальванометр.

В даній роботі використовується колориметр фотоелектричний концентраційний КФК-2. Він призначений для вимірювання в окремих ділянках діапазону довжин хвиль 315-980 нм, що виділяється світлофільтрами, коефіцієнтів пропускання і оптичної щільності рідинних розчинів і твердих тіл (плівок), а також визначення концентрації речовин в розчинах методом побудови градуйованих графіків.

Колориметр дозволяє також проводити вимірювання коефіцієнтів пропускання розсіюючих суспензій, емульсій і колоїдних розчинів в проходячому світлі.

Межі вимірювання на колориметрі коефіцієнтів пропускання від 100 до 1% (оптична щільність від 0 до 2).

Межа значення основної абсолютної погрішності колориметра, що допускається, при вимірюванні коефіцієнтів пропускання ±1% і допустимого значення середньоквадратичного відхилення окремого нагляду 0,3%.

 
 

Оптична принципова схема колориметра КФК-2 представлена на рис.

 

Рис. 13.1. Оптична принципова схема колориметра КФК-2.

 

Нитка лампи 1конденсатором 2 зображується в площині діафрагми 3 Æ 2 мм. Це зображення об'єктивом 4,5 переносяться в площину, що знаходиться від об'єктива на відстані 300 мм із збільшенням 10x. Кювета 10 з досліджуваним розчином (плівкою) вводиться в світловий пучок між захисними скельцями 9,11. Для виділення вузьких ділянок спектру з суцільного спектру випромінювання лампи в колориметрі передбачені кольорові світлофільтри 8.

Теплозахисний світлофільтр 6 введений в світловий пучок при роботі у видимій області спектру (400-590 нм). Для ослаблення світлового потоку при роботі в спектральному діапазоні 400-540 нм встановлені нейтральні світлофільтри 7.

Пластина 14 ділить світловий потік на два: ~ 10% світлового потоку прямує на фотодіод 12 ФД-24К і ~ 90% - на фотоелемент 16 Ф- 26 крізь світлофільтр 15.

Для зрівнювання фотострумів, що знімаються з приймача ФД-24К при роботі з різними кольоровими світлофільтрами, перед ним встановлений світлофільтр 13 з кольорового скла СЗС-16.

1. При роботі з колориметром необхідно дотримувати наступних заходів безпеки:

- робота на колориметрі повинна проводитися в чистому приміщенні, вільному від пилу, пари кислот і лугів;

- поблизу колориметра не повинні розташовуватися громіздкі вироби, що створюють незручності в роботі оператора;

- всі регулювальні роботи, пов'язані з проникненням за постійні огорожі до струмоведучих частин колориметра, зміна ламп, заміна несправних деталей, повинні проводитися після від'єднання колориметра від електромережі;

- при експлуатації колориметр повинен бути надійно заземлений.

2. Підготовка до роботи.

Колориметр включити в мережу за 15 хв. до початку вимірювань. Під час прогрівання кюветне відділення повинне бути відкрито.

Ввести необхідний за родом вимірювання кольоровий світлофільтр.

Встановити мінімальну чутливість колориметра. Для цього ручку ЧУТЛИВІСТЬ встановити в положення «1», ручку УСТАНОВКА 100 ГРУБО - в крайнє ліве положення.

Перед вимірюваннями і при перемиканні фотоприймачів перевірити установку стрілки колориметра на «0» за шкалою коефіцієнтів пропускання Тпри відкритому кюветному відділенні. При зсуві стрілки від нульового положення, її підводять до нуля за допомогою потенціометра НУЛЬ, виведеного під шліц.

3. Вимірювання коефіцієнта пропускання.

В світловий пучок помістити кювет з розчинником або контрольним розчином, по відношенню до якого проводяться вимірювання. Закрити кришку кюветного відділення.Ручками ЧУТЛИВІСТЬ і УСТАНОВКА 100 ГРУБО і ТОЧНО встановити відлік 100 за шкалою колориметра. Ручка ЧУТЛИВІСТЬ може знаходитися в одному з трьох положень: «1», «2» і «3».Потім поворотом відповідної ручки кювету з розчинником або контрольним розчином замінити кюветою з досліджуваним розчином (плівкою). Зняти відлік за шкалою колориметра, відповідний коефіцієнту пропускання досліджуваного розчину у відсотках. Вимірювання проводити 3-5 разів і остаточне значення зміряної величини визначити як середнє арифметичне з набутих значень.

 

Контрольні запитання

1. Які показники оптичних властивостей волокон і ниток ви знаєте?

2. Як характеризується діапазон електромагнітного випромінювання світла?

3. Забарвлення волокон і ниток.

4. Як визначають колір волокон і ниток?

5. Фотоколориметричний метод аналізу.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.