光学透过率仪的测量原理

2026-01-09

光学透过率仪是测量材料透光特性的专业仪器，广泛应用于玻璃、塑料、薄膜、光学镜片等行业的质量控制。本文简单总结了光学透过率仪的测量原理。

一、 核心原理：朗伯-比尔定律与标准化光路

透过率仪的测量原理建立在朗伯-比尔定律的物理基础之上，该定律描述了单色光通过均匀介质时的衰减规律：透射光强度与入射光强度呈指数衰减关系，衰减程度取决于材料的吸收系数和厚度。

为实现精确测量，仪器内部构建了高度标准化的光路系统。稳定光源（通常为卤素灯或LED）发出的光经过单色器或特定滤光片，成为特定波长（如380nm-780nm可见光全谱段，或单波长如550nm）的测试光束。该光束被准直系统调整为平行光，垂直照射于待测样品。穿透样品后，剩余光强由高灵敏度探测器（如硅光电二极管）精确捕获，并转换为电信号。

二、 关键环节：消除干扰与精确量化

在实际测量中，需排除非吸收性光损失的影响，以获取真实的透过率数据。

反射与散射的考量：光线在样品前后表面会发生反射，样品内部的不均质可能引起散射。为区分直接透射与总透射（直接透射+散射光），精密仪器常采用积分球作为接收器。样品紧贴积分球入口测量，球内壁的漫反射涂层将所有透射光（包括散射光）均匀混合后由探测器接收，从而测得总透过率。若需测量规则透过率（直透部分），则需在积分球入口前设置光阱吸收掉散射光。

校准与归零：仪器精度依赖严格的校准流程。测量前，需进行“100%基线校准”（无样品或置入空气作为100%透过参考）和“0%基线校准”（用完全不透光的标准黑板遮挡光路）。通过建立基准，仪器能将样品测量值准确换算为百分比透过率。

三、 测量模式与应用深化

根据被测材料和所需信息，现代透过率仪集成了多种测量模式。

光谱透过率扫描：通过连续改变入射光波长，可获得样品在宽谱段（如紫外-可见-近红外）内的透过率曲线。此模式对滤光片、镀膜玻璃、太阳膜等光谱选择性材料的性能评估至关重要。

单波长透过率测量：固定于特定波长（如550nm，人眼最敏感），快速获取材料的平均透过率或雾度（散射光通量与总透射光通量之比）。这是评价普通透明材料如平板玻璃、树脂镜片光效的常用方法。

高精度测量保障：为确保数据可靠，仪器设计需控制光束的平行度与垂直入射，并维持光源的强度稳定性与探测器的温漂补偿。现代仪器多内置标准板进行自动校准，并具备温度传感功能，以修正环境变化引入的误差。