Właściwości optyczne.

Prezentacja na temat: "Właściwości optyczne."— Zapis prezentacji:

1 Właściwości optyczne

2 Przepuszczalność światła
Podział na 3 klasy Przezroczyste jak szkło Przeświecające Mętne (nieprzepuszczające)

3 Współczynnik załamania światła
Można Identyfikować czyste polimery Oceniać zawartość domieszek polimerów przezroczystych Oznaczać stężenie polimerów w roztworach

4 Współczynnik załamania światła
Pomiar refraktometrem Abbego Za pomocą mikroskopu d – rzeczywista grubość próbki, h – pozorna grubość próbki pomiar odległości między rysami na dolnej i górnej płaszczyźnie próbki w mikroskopie

5 Przepuszczalność światła
Miara przepuszczalności światła Stopień transmisji τ Φn – strumień światła za materiałem badanym Φv - strumień światła przed materiałem badanym

6 Przepuszczalność światła
Miara przepuszczalności światła Stopień transmisji τ Obejmuje on absorpcję, straty na rozproszenie i odbicie na przedniej i tylnej ściance Badany na ogół w powietrzu, podawany jako funkcja długości fali Bada się ją przy pomocy fotometrów

7 Zmętnienie Miara jest liczba zmętnienia
Stosunek strumienia światła rozproszonego pod kątem 80o do osi strumienia światła padającego, do strumienia światła padającego Lub wg ASTM (haze) część światła przepuszczanego przez próbkę, która odchyla się o więcej niż 2,5o Przepuszczalność światła jest zakłócona przez chropowatość, krystaliczność, napełniacze, zanieczyszczenia, zadrapania.

8 Połysk Wrażenie optyczne Zależy od
powstaje dzięki odbiciu i rozproszeniu światła na powierzchni ciał stałych i cieczy lub bezpośrednio nad ich powierzchnią. Zależy od współczynnika załamania światła, absorpcji, przezroczystości, charakteru powierzchni, barwy, kształtu powierzchni odbijającej, od stanu powierzchni, oświetlenia (światło ukierunkowane czy rozproszone, powierzchnia o drobnej teksturze, odbija promienie świetlne w różnych kierunkach – matowe

9 Połysk zależność między współczynnikiem odbicia i załamania światła (n) opisuje równie Fresnela

10 Połysk Różne metody pomiaru, różne definicje
ASTM – stosunek intensywności światła odbitego do intensywności światła odbitego od powierzchni standardowej (lustro) Stosunek intensywności światła odbitego pod kątem 45o do intensywności światła rozproszonego pod kątem 90o

11 Połysk Zależy od jakości powierzchni
Powierzchnia narzędzia kształtującego (i temperatura) Pomiar stosowany do oceny starzenia, wpływu naświetlania itp. (farby i lakiery)

12 Połyskomierz emituje strumień białego, niespolaryzowanego światła pod określonym kątem 20°, 45°, 60°, 75°, 85°. Strumień światła odbija się od mierzonej powierzchni i dostaje się do urządzenia pomiarowego,

13

14 Połyskomierz Dla otrzymania poprawnych rezultatów pomiarowych stosuje się zasadę: dla wysokiego połysku stosuje się niską geometrię pomiarów (kąt 20°) dla powierzchni o słabym połysku, matowych, wysoką geometrię (kąt 85°). standardy mierzenia połysku ASTM D 2457, DIN EN ISO 2813 i DIN

15 Połysk 20o do pow. o wysokim połysku 60o do pow. o średnim połysku
85o do pow. o małym połysku 45o do ceramiki i tworzyw sztucznych 75o do papieru

16 Połysk Próbki – najczęściej płytki
Wynik to najczęściej średnia z kilku pomiarów (może być zliczana przez przyrząd) Dla folii podaje się wartość słownie <15 mat, półmat, półpołysk, połysk, >80 wysoki połysk

17 Kolor

18 Kolor Kolor nie istniej w naturze, to tylko wrażenie naszego umysłu
światło pada na siatkówkę oka i jest przetwarzane przez umysł na wrażenie koloru na siatkówce znajdują się pręciki (120 mln) i czopki (7 mln)

19 Kolor pręciki do widzenia jasno -ciemno czopki rozróżniają kolory
trzy rodzaje czułe na kolor czerwony (długie fale) czułe na kolor zielony (średnie fale) czułe na kolor niebieski (krótkie fale)

20 Kolor Światło białe zawiera całe spektrum długości fal elektromagnetycznych nm

21 kolor

22 Kolor Gdy światło pada na powierzchnię pokrytą pigmentem część promieniowania zostaje pochłonięta widzimy tylko tą część promieniowania, która zostaje odbita

23 Kolor Powstawanie koloru przez addycję
mieszanie świateł o różnych kolorach tak analizuje umysł

24 Kolor Powstawanie koloru przez substrakcję
mieszanie substancji o różnych kolorach np. farby mieszając wszystkie kolory dostaniemy kolor czarny mieszając kolory podstawowe parami tworzymy kolory dopełniające

25 Barwa Charakteryzują jasność barwa czystość
czy kolor jest jasny czy ciemny (ile odbija energii) barwa określa kolor dominujący z całego spektrum czystość ilość czerni w kolorze

26 Commission Internationale de L’Eclairange CIE
International Commission of Illumination (1931) Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa D65 światło dzienne przy pochmurnym niebie północnym B światło słoneczne A światło żarówek TL84 światło w sklepie

27 System CIE Lab Przestrzeń CIELab to przestrzeń barw, znormalizowana w 1976 przez CIE CIELab stanowi matematyczną transformację przestrzeni CIEXYZ. Transformacja to wynik badań nad spostrzeganiem przez oko ludzkie różnic między barwami. Założono, że barwy znajdujące się w przestrzeni CIELab w jednakowej odległości ΔE od siebie powinny być postrzegane jako jednakowo różniące się od siebie. Zatem CIELab miała być równomierną przestrzenią barw. Przestrzeń CIELab jest jedynie zalecana jako równomierna przestrzeń barw. Niestety różnicy odbioru barw nie można jednoznacznie określić za pomocą ΔE – to dowód nierównomierności tej przestrzeni

28

29 Barwa Wszystkie kolory uporządkowano wokół koloru białego (brak koloru) na zewnątrz rośnie nasycenie (barwa) Każdy punkt przedstawia barwę Jeśli połączyć prostą dwie barwy to przez addycje można uzyskać tylko kolory leżące na prostej (z zielonego i czerwonego światła nie można uzyskać żółtego)

30 System CIE Lab Przestrzeń CIEXYZ można przekształcić na przestrzeń barwną CIELab według związków: w których: X0 = 94,81 Y0 = 100,0 Z0 = 107,3 są współrzędnymi barwy ciała nominalnie białego. CIELab jest obecnie najpopularniejszym sposobem opisu barwy i stanowi podstawę współczesnych systemów zarządzania barwą. Różnica pomiędzy dwiema barwami w przestrzeni CIELab jest zwykłą odległością euklidesową pomiędzy dwoma punktami w przestrzeni trójwymiarowej.

31 System CIE Lab CIE L*a*b (powierzchnia kuli)
L- opisuje jasność – luminancja (od białego do czarnego) a - od -100 (zielony) do +100 (magenta) b - od -100 (niebieski) do +100 (żółty). Im bliżej zera leżą a- i b- tym bardziej neutralny kolor L=50 i a=0/b=0 odpowiada absolutnie neutralnemu szaremu (doskonale szary)

32

33 System CIE Lab Różnice w kolorach opisuje się jako różnice między próbką a wzorcem Lp-Lw DL>0 próbka jaśniejsza Da>0 próbka bardziej czerwona Db>0 próbka bardziej żółta

34 System CIE Lab Kiedy barwy są takie same?
DL=0, Da=0, Db=0 - prawie niemożliwe całkowite odchylenie kolorystyczne DE DE = 0,5 kolory identyczne

35 System CIE Lab CIELab jest obecnie najpopularniejszym sposobem opisu barwy i stanowi podstawę współczesnych systemów zarządzania barwą. Różnica pomiędzy dwiema barwami w przestrzeni CIELab jest zwykłą odległością euklidesową pomiędzy dwoma punktami w przestrzeni trójwymiarowej. Można przyjąć, że standardowy obserwator zauważa różnicę barw następująco: 0 <ΔE < 1 - nie zauważa różnicy 1 <ΔE < 2 - różnicę zauważa doświadczony obserwator 2 <ΔE < 3,5 - różnicę zauważa niedoświadczony obserwator 3,5 <ΔE < 5 - zauważa wyraźną różnicę barw 5 < ΔE - wrażenie dwóch różnych barw Powyższe to dane statystyczne, sprawdzone doświadczalnie

36 Pomiar

37 kolor

38 Wzorce RAL

39 RAL System oznaczania kolorów Porównanie z wzorcami
Rejestr wzorców prowadzony przez Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V od 1980 Propaguje system i sprzedaje wzorniki Działa od 1927 roku (Reich Ausschus für Lieferbedingungen)

40 RAL Zadaniem jest dobrowolna regulacja
Nie jest narzucony odgórnie, podejmowany przez firmy dobrowolnie przystępujące W 1927r. wprowadzono zbiór kolorów standardowych dla pojazdów, maszyn, znaków firmowych również kolory sygnalizacyjne, rozpoznawcze, bezpieczeństwa, stosowane w ruchu drogowym Dokładne odtworzenie kolorów jest trudne (niemożliwe) Dopuszczalne odchylenie od wzorców ustala się osobno dla każdego przypadku

41 RAL Rejestry główne RAL to RAL 840 HR obejmuje 194 kolory
RAL 840 HR wzory półmatowe RAL 841 GL wzory o wysokim połysku RAL 840 HR obejmuje 194 kolory Zbierane przez 70 lat – nie ma żadnej zależności systemowej Zasadniczo to zbiór kolorów dla samochodów, maszyn i urządzeń Dla architektów zbyt ubogi

42 RAL 840 HR Oznaczenie składa się z napisu RAL i czterech cyfr
RAL 10xx – odcienie żółte RAL 20xx – odcienie pomarańczowe RAL 30xx – odcienie czerwone i różowe RAL 40xx – odcienie fioletowe RAL 50xx – odcienie niebieskie RAL 60xx – odcienie zielone RAL 70xx – odcienie szare RAL 80xx – odcienie brązowe RAL 90xx – odcienie białe i czarne

43 RAL 840 HR Oznaczenie składa się z napisu RAL i czterech cyfr
Tylko pierwsza cyfra wprowadza systematykę, reszta cyfr nie ma żadnej systematyki Oznaczenia pomocnicze – słownik do oznaczania odcieni kolorów Ale są dziwne określenia – brąz sygnalizacyjny 8002, szary sygnalizacyjny 7004, szary namiotowy 7010

44 Inne zboiry kolorów Munsell – wzorce w równych odstępach
DIN-Farbkarten – barwy uszeregowane w równych odstępach nasycenia i luminancji Od 1960, oświetlenie C, kolory matowe, 2o obserwator normalny Optical Society of America - Uniform Color Scale System (OSA-UCSS) – tylko w USA stosowany

45 Pomiar barwy (i połysku)

46 Porównanie

47 Porównanie

48 Porównanie

49 Właściwości elektryczne

50 Właściwości elektryczne
Rezystancja Wytrzymałość dielektryczna Odporność na łuk elektryczny Odporność na prądy pełzające Przenikalność elektryczna

51 Właściwości elektryczne
Rzadko spotyka się gotowe przyrządy pomiarowe Normy zawierają schematy połączeń, do samodzielnego zestawienia

52 Właściwości elektryczne
Rezystancja Rezystywność skrośna ρv [Ω*cm] Natężenie stałego pola elektrycznego między elektrodami / gęstości prądu płynącego przez próbkę R * pow. elektrody/grubość próbki Rezystywności powierzchniowa ρs [Ω] Natężenie stałego pola elektrycznego między elektrodami / gęstości prądu płynącego po powierzchni próbki Elektrody umieszcza się na powierzchni próbki, wynik silnie uzależniony od wilgotności, zanieczyszczenia, grubości próbki Próbki – płytki, krążki, rury, taśmy, izolacje

53 Właściwości elektryczne
Wytrzymałość dielektryczna na przebicie (1μs – 1s) U/d [kV/mm] – napięcie przebicia do odstępu między elektrodami (najczęściej 1mm) Zależy od grubości próbki, powierzchni elektrod, częstotliwości prądu, temperatury – nie jest stała materiałową

54 Właściwości elektryczne
Wytrzymałość dielektryczna długotrwała tzw. przebicie cieplne Tworzywo ogrzewa się wskutek strat dielektrycznych Tworzywa o małych stratach dielektrycznych (PE) nie wykazują przebicia cieplnego ale przebicie erozyjne

55 Właściwości elektryczne
Odporność na łuk elektryczny Przy małym natężeniu i wysokim napięciu Przy dużym natężeniu i małym napięciu Próbki to dowolne części kształtek Bardzo ważna jest klimatyzacja próbek i wilgotność (stosować się ściśle do normy) Napięcie przykłada się między elektrodami węglowymi na pow. próbki Wynik - czas lub ilość uderzeń wymuszonego łuku do powstania ścieżki prowadzącej do zapalenia, głębokość ubytku po 240s,

56 Właściwości elektryczne
Odporność na prądy pełzające np. do porównania izolatorów pracujących w urządzeniach wysokiego napięcia Metoda niskonapięciowa (do 600 kV) Próbki to płytki o grubości 6mm, z elektrodami na powierzchni w odległości 4mm Między elektrody wkrapla się roztwór przewodzący CTI - wynik to najwyższe napięcie przy którym przy 50 kroplach roztworu nie powstaje ścieżka

57 Właściwości elektryczne
Odporność na prądy pełzające Metoda wysokonapięciowa Do badania stosuje się napięcie wybrane dla danej klasy napięciowej (2,5; 3,5; 4,5 kV) przez 6h Za klasę napięciową materiału uznaje się napięcie dla którego dla 5 próbek obwód nie został włączony przez prądy pełzające

58 Właściwości elektryczne
W budowie kondensatorów i technikach wysokich napięć Przenikalność elektryczna ε (krotność zwiększenia pojemności kondensatora) i współczynnik stratności diel. tgδ (ilość energii straconej w dielektryku) Mierzy się współczynnik strat dielektrycznych w próbkach o grubościach zbliżonych do gotowych elementów

59 Właściwości elektryczne
Ponadto Ekranowanie elektromagnetyczne Pomiar elektrostatycznego ładowania