Спосіб визначення оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів

Реферат: Винахід належить до галузі оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів і може бути використаний при експериментальному визначенні коефіцієнта відбиття світла від поверхні зразка  та коефіцієнта його поглинання  в шарі напівпрозорого матеріалу. В способі визначення оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу визначають коефіцієнт відбиття світла від поверхні зразка та коефіцієнт його поглинання, світлопропускну здатність двох послідовно розташованих шарів напівпрозорого матеріалу шляхом вимірювання щільності світла до і після проходження ним двох зразків. UA 101462 C2 (12) UA 101462 C2 UA 101462 C2 5 10 15 20 Винахід належить до галузі оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів і може бути використаний при експериментальному визначенні коефіцієнта відбиття світла від поверхні зразка та коефіцієнта його поглинання в шарі напівпрозорого матеріалу. Відомий спосіб визначення світлопропускної здатності  напівпрозорих матеріалів (ГОСТ 28310-89 КОЛЛЕКТОРЫ СОЛНЕЧНЫЕ. Общие технические условия), в якому проводиться 2 лише один експеримент, що включає два вимірювання щільності E (Вт/м ) потоку світла: поперше, того, що нормально падає на шар напівпрозорого матеріалу E o , а по-друге, того, що пройшов через цей шар E1 . Світлопропускна здатність  є інтегральною характеристикою зразка напівпрозорого матеріалу і чисельно дорівнює відношенню кінцевої щільності світла E1 до початкової щільності на вході в зразок E o :   E1 / Eo . Однак в цьому способі не визначаються оптичні властивості напівпрозорих матеріалів, від яких залежить їх світлопропускна здатність, наприклад коефіцієнт поглинання напівпрозорого матеріалу  (для листа або плівки з напівпрозорого матеріалу товщиною  маємо:   1   / 1   exp  , де  - коефіцієнт відбиття світла гладкою поверхнею напівпрозорого матеріалу). Найбільш близьким по технічній суті та досягуваному результату до даного є спосіб визначення оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу, є так називаний спосіб "двох зразків" різної товщини (С.Э. Фриш «Оптические методы измерений. Часть 1. - Л.: Изд. ЛГУ. 1976). Спосіб-прототип включає два експерименти по визначенню світлопропускної здатності двох зразків 1 і 2  напівпрозорого матеріалу (листа скла або полімерної плівки) з товщинами:  1 і  2 , відповідно. Шляхом проведення двох експериментів вимірюють значення 1 і  2 зразків різної товщини та отримують систему двох рівнянь з двома невідомими: 25  1  1   / 1    exp 1  .   2  1   / 1    exp  2  В результаті вирішення цієї системи рівнянь відносно  отримують експериментальне значення коефіцієнта поглинання напівпрозорого матеріалу:    2  1   ln 1 /  2  Недоліком способу-прототипу є те, що для його реалізації обов'язково необхідно мати два зразки різної товщини, а в реальних умовах часто мають зразки тільки однієї товщини, наприклад, у випадках, коли виробляється або постачається продукція з напівпрозорого матеріалу (лист скла чи полімерна плівка) лише однієї товщини. Крім того, в даному способі не визначають коефіцієнт відбиття поверхні напівпрозорого матеріалу  , необхідний при розрахунках пропускної здатності листа  . В основу винаходу поставлена задача створення способу спільного визначення пари оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу  і  на основі зразків тільки однієї товщини  , в якому проведенням двох експериментів, де в першому визначають світлопропускну здатність одного зразка 1 , а в другому - світлопропускну здатність  2 пакета з двох паралельних зразків, встановлених послідовно один за одним по ходу світла, та вирішенням системи двох рівнянь з двома невідомими, що отримана в результаті запису виразів пропускних здатностей 1 та  2 від  і  : 1 30 35 45  1  1   / 1    exp   ,   2  1   / 1  3  exp 2  - забезпечується спільне визначення двох оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу (  і  ) по формулах з використанням зразків тільки однієї товщини. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі визначення двох оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу, який включає встановлення пропускної здатності його 2 шару 1  E1 / Eo шляхом вимірювання щільності світла перед зразком E o о (Вт/м ), та щільності 50 світла після проходження зразка E1 (Вт/м ), у відповідності до винаходу додатково встановлюється світлопропускна здатність двох послідовно розташованих шарів напівпрозорого матеріалу  2 шляхом вимірювання щільності світла після проходження ним двох зразків E 2 2  E2 / Eo  , а коефіцієнт відбиття світла від поверхні  зразка та коефіцієнта його поглинання  визначаються з формул: 40 2 1 UA 101462 C2     1      1  2  2 /  2  1 5 10 15 20 2  1 1 2 1      ln 1    2  , 1     де  - товщина шару напівпрозорого матеріалу (см), 1 - світлопропускна здатність шару напівпрозорого матеріалу 1  E1 / Eo  ,  2 - світлопропускна здатність двох шарів напівпрозорого матеріалу 2  E2 / Eo  . Такий спосіб спільного визначення оптичних властивостей напівпрозорого матеріалу (коефіцієнта відбиття світла від поверхні  зразка та коефіцієнта його поглинання  забезпечує можливість їх експериментального встановлення на основі використання зразків напівпрозорого матеріалу тільки однієї товщини  . Не встановлено відомих технічних рішень, яким аналогічні або еквівалентні відмінні ознаки винаходу додавали такі ж самі властивості. Пропозиція пояснюється наступним. Світлопропускна здатність пакета з N шарів N напівпрозорого матеріалу однієї товщини  щодо нормального потоку світла у загальному випадку визначається з формули: N  1  /1 2N  1 exp N (див. Ферт А.Е., Айзен М.А. и др. «РЕКОМЕНДАЦИИ по проектированию зданий с пассивными системами солнечного отопления». Госкомархитектуры при Госстрое СССР. К., КиевЗНИИЭП, 1989. - 100 с, Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977. - 354 с.) Таким чином, вимірюючи пропускну здатність одного шару 1  E1 / Eo  та двох шарів 2  E2 / Eo  напівпрозорого матеріалу і вирішуючи отриману для виразів 1 та  2 систему двох рівнянь з двома невідомими:  1  1   / 1    exp   ,   2  1   / 1  3  exp 2  визначають коефіцієнт відбиття  світла від поверхні зразка та коефіцієнт його поглинання  по формулах:     1      1  2  2 /  2  1 25 30 35 2  1 1 2 1      ln 1    2  , 1     ПРИКЛАД. В рамках випробувань сонячних колекторів КиївЗНДІЕП відповідно ГОСТ 28310-89 було протестоване скло, яке використовувалось як їх прозора ізоляція. Світлопропускна здатність одного скла товщиною 0,35 см склала 85,7 %, а світло-пропускна здатність пакета з двох паралельних шарів такого скла склала 74,6 %. По формулах, наведених вище, було проведено розрахунок коефіцієнта відбиття  світла від поверхні скла та коефіцієнта його поглинання  . В -1 результаті було встановлено, що для цього скла   0,063 (6,3 %), а   0,072 см . Запропонований спосіб визначення оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів забезпечує можливість встановлення таких важливих параметрів, як коефіцієнт відбиття  світла від поверхні зразка та коефіцієнт його поглинання  , на основі використання в експериментах зразків тільки однієї товщини  . ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Спосіб визначення оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів, який включає визначення світлопропускної здатності його шару 1  E1 / Eo , шляхом вимірювання щільності світла перед зразком E o та щільності світла після проходження зразку E1 , який відрізняється тим, що додатково визначають світлопропускну здатність двох послідовно розташованих шарів напівпрозорого матеріалу  2 шляхом вимірювання щільності світла після проходження ним 45 двох зразків E 2 2  E2 / Eo  , а коефіцієнт відбиття світла від поверхні  зразка та коефіцієнт його поглинання  визначають з формул: 2 UA 101462 C2    2  1  2  2 /  2  1  1 5   , 1 1 2 1      ln 1   1    2       де  - товщина шару напівпрозорого матеріалу (см), 1 - світлопропускна здатність шару напівпрозорого матеріалу 1  E1 / Eo  ,  2 - світлопропускна здатність двох шарів напівпрозорого матеріалу 2  E2 / Eo  . Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3