材料的光学性能.ppt

②气孔尺寸一般陶瓷材料的气孔直径大约在1μm，均大于可见光的波长(λ=0.39～0.79μm)，所以计算散射损失时应采用公式（4.24），即S=K×3V/4R。散射因子K与相对折射率n21有关。而气孔与陶瓷材料的相对折射率几乎等于材料的折射率n2，数值较大，所以K值也较大。气孔尺寸小，散射损失较小。假如上例中只剩下平均d=0．Olμm的微小气孔，情况就有根本的变化。此时，A1203陶瓷的平均dλ／3(λ设为可见光的波长)，符合瑞利散射条件。此时，即使气孔体积含量高达0.63％，陶瓷也是透光的。利用(4.26)式如果陶瓷材料厚2mm，I=I0e-0。0032×2=0.994I0，散射损失不大，仍是透光性材料。31第32页,共49页，2024年2月25日，星期天四．提高材料透光性的措施1．提高原材料纯度2．掺加外加剂1）掺外加剂的目的目的：是降低材料的气孔率，特别是降低材料烧成时的闭孔。2）增加A1203陶瓷透明性的常用外加剂（1）MgO（2）Y2O3，La2O33）注意事项外加剂本身也是杂质，掺多了也会影响透光性。3．工艺措旋（1）排除气孔（2）使晶粒定向排列32第33页,共49页，2024年2月25日，星期天§5．3界面反射和光泽一．镜反射和漫反射1．镜反射1）定义反射光线具有明确的方向性，一般称之为镜反射。2）应用2．漫反射33当光照射到粗糙不平的材料表面上时，发生相当的漫反射。漫反射的原因是由于材料表面粗糙，在局部地方的入射角参差不一，反射光的方向也各式各样，致使总的反射能量分散在各个方向上，形成漫反射。材料表面越粗糙，镜反射所占的能量分数越小。二．光泽光泽主要由折射率和表面光洁度决定。第34页,共49页，2024年2月25日，星期天§5.4不透明性(乳浊)和半透明性一．不透明性(乳浊)341．影响乳浊效果的光学特性由可右图可见，影响乳浊效果的光学特性有：①镜反射光的分数；②直接透射光的分数；③入射光漫反射的分数以及入射光漫透射的分数。2．获得良好乳浊效果的要求（1）要获得高度乳浊（不透明性）和覆盖能力，就要求光在达到具有不同光学特性的底层之前被漫反射掉。第35页,共49页，2024年2月25日，星期天（2）为了有高的半透明性，光应该被散射。透射的光是扩散开的，但是大部分入射光应当透射过去而不是被漫反射掉。为了得到最大的散射效果，应该:①颗粒及基体材料的折射率数值应当有较大的差别；②颗粒尺寸应当和入射波长约略相等；③并且颗粒的体积分数要高。总之，决定总散射系数从而影响两相系统乳浊度的主要因素是：①颗粒尺寸；②颗粒与基体的相对折射率；③第二相颗粒的体积百分比。35第36页,共49页，2024年2月25日，星期天二．乳浊剂的1．对乳浊剂的要求引进能够在玻璃基体中形成折射率与基体显著不同的小颗粒。2．乳浊机理●入射光被反射、吸收和透射所占的分数取决于釉层的厚度、釉的散射和吸收特性。对于无限厚的釉层，其反射率m∞等于釉层的总反射的分数。对于没有光吸收的釉层，m∞=l。吸收系数大的材料，其反射率低。好的乳浊剂必须具有低的吸收系数，亦即在微观尺度上，具有良好的透射特性。m∞决定于吸收系数和散射系数之比36（4.30）第37页,共49页，2024年2月25日，星期天但由于实际上釉层厚度是有限的，而且釉层底部与基底材料的界面，也会有反射上来的光线增加到总反射率中去。下面分两种情况分析：①设釉层与底材之间的反射率m=0，则釉层表面的反射率为m0；②与反射率为m′的底材相接触的釉层的表面光反射率mR′由R.Kubclka和F.Munk给出的公式计算（4.31）这个方程的求解是困难的，但它表明，当底材的反射率、散射系数、釉层厚度以及釉层反射率增加时，实际反射率也增加。●釉层的覆盖能力和m0与mR′的比值有关