圆形截面纤维结构与其反光特性关系的研究

论文摘要

光泽是纤维的一个重要的品质评定标准,反光性能决定着纤维光泽的优劣。而纤维的反光性能与它的结构存在着密不可分的联系。目前对单根纤维的反光性能研究较少,主要涉及了表面反射光、透射光、内表面反射光这些方面,对纤维的皮芯层结构、其内表面反射光的笛卡尔线现象等没有涉及。当平行光线垂直于纤维轴照射时,纤维内表面反射光的出射角相对于入射角会逐渐增大到一定值,而后减小,最大出射角对应的光线称为笛卡尔线,即圆柱形纤维的反光过程中存在笛卡尔线现象。本课题主要利用纤维的这一特征,研究了圆形截面纤维结构的三个方面:表面粗糙度、内部结构不匀、皮芯结构与纤维的反光特性的关系。首先从化学纤维的加工工艺探讨了皮芯结构的形成原因、内部结构不匀的影响因素、表面粗糙的原因,根据化学纤维的结构特点,建立纤维皮芯结构的物理模型,借助于纤维内表面反射光的笛卡儿线,利用几何光学原理,系统分析讨论了皮芯层折射率差异以及皮层厚度变化对笛卡尔线的影响;设计实验方案,选择实验对象,制备实验仪器,针对前面分析的纤维结构的三个方面,分别建立模拟实验,对理论分析的结果进行了实验验证分析。实验测定平行光垂直纤维轴照射时各个出射角的二维漫反射光的光强分布,分析笛卡尔线的变化规律,与理论分析相吻合。课题完善了纤维笛卡尔线的研究,充实了纤维反光性能的研究内容,对纤维性能的改进和开发特殊性能纤维具有重要的理论指导意义。最后,对今后课题的研究方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外的研究现状
• 1.1.1 国外研究现状
• 1.1.2 国内研究现状
• 1.2 课题研究内容及意义
• 第二章 理论分析
• 2.1 圆形截面纤维的反光性能
• 2.1.1 纤维表面反射光
• 2.1.2 纤维内部反射光、透射光
• 2.1.3 光在纤维中的双折射
• 2.1.4 光的反射与全反射
• 2.2 圆形截面纤维的笛卡尔线现象
• 2.2.1 笛卡尔线
• 2.2.2 纤维笛卡儿线产生的机理、条件
• 2.3 圆形截面纤维结构对其反光性能的影响
• 2.3.1 纤维皮芯结构对反光性能的影响
• 2.3.2 纤维内部结构不匀对反光性能的影响
• 2.3.3 纤维表面形态结构对反光性能的影响
• 2.3.4 纤维截面形状对反光性能的影响
• 2.4 纤维皮芯结构的物理模型
• 2.4.1 皮芯层折射率的差异对笛卡尔线的影响
• 2.4.2 皮芯层的厚度变化对笛卡尔线的影响
• 2.4.3 小结
• 第三章 实验
• 3.1 实验原理
• 3.2 实验方案
• 3.2.1 皮芯层结构的实验
• 3.2.2 表面粗糙度的实验
• 3.2.3 内部结构不匀的实验
• 3.3 实验装置及试样
• 3.4 实验方法、步骤
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 实验步骤
• 第四章 实验分析
• 4.1 皮芯结构实验
• 4.1.1 皮芯层折射率的差异
• 4.1.2 皮芯层厚度差异
• 4.1.3 小结
• 4.2 表面粗糙度实验
• 4.2.1 目数为280 的砂纸打磨实验
• 4.2.2 目数为600 的砂纸打磨实验
• 4.2.3 目数为1200 的砂纸打磨实验
• 4.2.4 不同目数的砂纸相同程度打磨实验
• 4.2.5 小结
• 4.3 内部结构不匀实验
• 4.3.1 实验分析
• 4.3.2 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A：实验数据
• 附录B：攻读硕士学位期间发表的论文