揭秘透度和雾度：材料透明性的量化与评估

揭秘透度和雾度：材料透明性的量化与评估

透度和雾度是衡量材料透明性的重要指标，在包装、建筑、光学等领域有着广泛的应用。本文将为您详细解析透度和雾度的概念、测量标准、方法以及计算原理，帮助您全面了解材料透明性的量化与评估。

透度与雾度的概念

透度，或者透光率luminous transmittance，指的是透过试样的光通量与射到试样上的光通量之比，用百分数表示是指光通过物体时的强度比值，它反映了光能够穿过物体的程度。也就是测量究竟有多少光能穿过这个物体。

雾度 haze：透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比，用百分数表示(对于本方法来说，仅把偏离人射光方向 2.5°以上的散射光通量用于计算雾度)。则是指光在透过物体时发生的散射现象，它使得光线在不同方向上分散，从而降低了对称的光传输。雾度越大意味着成像度下降，越模糊。

简单来说，雾度也类似清晰度，透度就是透过光的多少。这两个概念在描述物体透光性方面是相互独立的，尽管它们在计算中使用相同的数值。就像表面反射和光泽的关系。所以两个维度的参数可以配对成四组比较极端的效果。

1. 高透过高雾度：比如毛玻璃，光扩散灯罩等等。毛玻璃表面经过特殊处理，形成微小的凹凸结构，这些结构使得光线在透过时发生散射，从而产生雾度。然而，由于这些凹凸结构较为均匀，毛玻璃仍然保持了较高的透光性。因此，毛玻璃在需要隐私保护的同时，又能让光线透过的场合，如浴室隔断、办公室隔断等，得到了广泛应用

2. 高透过低雾度：比如普通玻璃，水或光学镜头等等。光学镜头，尤其是高品质的镜头，通常具有高透过低雾度的特性。这些镜头用于显微镜、望远镜、相机和其他光学设备，它们可以提供清晰的图像和准确的观测结果。

3. 低透过高雾度：例如墨镜。墨镜是一种典型的低透过低雾度的物品。它们通常含有特定的化学物质或涂层，可以吸收或反射一部分光线，从而减少透过的光线量。同时，墨镜的设计可以减少光线的散射，使得眼睛看到的视野相对清晰。这种设计对于户外活动者、驾驶员和其他需要保护眼睛免受强烈阳光照射的人非常有用。

4. 低透过高雾度：就是普通遮光或者实色的东西。

透度与雾度的测量标准

测量透度和雾度的国际通用标准有助于确保不同国家和制造商生产的材料和产品在透明度特性上有统一的评价方法。以下是一些国际上常用的标准：

1. 国际标准化组织（ISO）标准：

• ISO 10542-1:1999 玻璃 - 雾度的测量 - 第1部分：散射光法

• ISO 10542-2:1999 玻璃 - 雾度的测量 - 第2部分：透射光法

• ISO 29642 塑料材料 - 透明度和雾度的测定

2. 美国材料与试验协会（ASTM）标准：

• ASTM D1003-19 透明塑料薄膜和薄片雾度的测定

• ASTM D1044-95 玻璃和塑料容器透光率和雾度的测定

• ASTM E903-97 光学元件和系统雾度的测定

3. 欧洲标准（EN）:

• EN 12370-2:1999 玻璃 - 雾度的测量 - 第2部分：散射光法

• EN 12370-3:1999 玻璃 - 雾度的测量 - 第3部分：透射光法

4. 日本工业标准（JIS）:

• JIS B7105-1:2009 玻璃 - 雾度的测量 - 第1部分：散射光法

• JIS B7105-2:2009 玻璃 - 雾度的测量 - 第2部分：透射光法

这些标准提供了测量透度和雾度的方法，包括样品制备、仪器校准、测试步骤和结果报告等方面的详细规定。使用这些标准可以确保测量结果的准确性和可比性，对于材料制造商、产品检验和质量控制具有重要意义。

透度和雾度的测量方法

ASTM D100规定了两种测量透度和雾度的方法，分别是雾度计法（规程 A）和分光光度计法（规程 B）。这两种方法的主要区别在于它们的工作原理和测量设备。

1. 雾度计法：

雾度计法使用雾度计来测量透明材料的雾度。雾度计通常由一个光源和一个接收器组成的光学传感器构成，采用0/d测量结构。这种传感器通过测量透过材料的光和散射光之间的差异来确定材料的雾度。

使用雾度计法时，必须使用标准光源进行测量，并注意材料样本的大小和形状，以确保测量结果的准确性。

雾度计法的操作相对简单，且仪器成本较低，适合日常快速测量。

雾度计原理图
透过率雾度仪

2. 分光光度计法：

分光光度计法使用分光测色仪来测量透明材料的雾度，采用d/0测量结构。分光测色仪是一种高精度仪器，能够将可见光的不同波长分离出来，并测量每个波长下的光强度。通过分析每个波长下的散射光和透过光，可以确定透明材料的雾度。

分光光度计法具有高精确度和高稳定性的优点，但其设备成本较高，通常适用于研究型实验室。

分光光度计法原理图

分光测色仪

在ASTM D1003标准中，当遇到争议时，建议以雾度计法作为测量雾度的标准方法。这意味着在需要精确和标准化的测量时，应优先考虑使用雾度计法。总的来说，雾度计法和分光光度计法在测量透明材料雾度时各有优势，选择哪种方法取决于具体的应用需求、测量精度要求以及成本预算。

这里要注意的是，市面上有一些便携式的透光度仪，看其结构比较简单，一般没有积分球结构，也就是上面标准规定的d/0测量结构，只是适用于在测量一些雾度比较低的没有纹理的平面透度，数据结果跟ASTM D100标准中提到的雾度计法和分光光度计法是接近的，一旦被测物品的表面不光亮，或者本身雾度比较低，测量结果远小于雾度计法和分光光度计法的测量结果，因为这类便携式仪器缺乏有积分球对穿透光的均化收集作用，收集不大散射穿透的光线，所以结果偏小。

便携式透度计

透度和雾度的计算方法

虽然有不同的测试方法，但透度和雾度的计算原理基本一致，简单来说，一束平行光I穿过透明物体，会出现4种情况：

1. 被反射

2. 被吸收

3. 平行穿过Tp

4. 散射穿过Td

如下示意图：

所以根据透光率的定义，计算透过物体（平行穿过和散射穿过）的光强度**（Tp+Td）**跟入射光的强度 I 之比就是透光率。

而雾度计算的是透过物体的光线（平行穿过和散射穿过之和Tp+Td），散射穿过Td的占比，也就是Td/（Tp+Td）

所以测量雾度的同时，其实透光率也是同时测量得到了。

标准雾度片的规定与制造

最后说说标准雾度片，标准雾度片用于雾度量值的传递和各种雾度计雾度测量的自校准，满足《JJF 1303-2011 雾度计校准规范》作为标准雾度片使用。

一套雾度标准片分为五片，雾度值分别在1、5、10、20、30 左右（实际雾度值以标定值为准），透射比介于 0.70~0.90。

标准雾度片其雾度值的均匀性优于0.03。

因为标准雾度片值规定了低于30的雾度值，但测量高于30的雾度值，不同品牌型号的设备会存在很大差异，这方面需要特别注意。

结语

透度和雾度作为衡量材料透明性的重要指标，其测量技术不断发展与完善。通过对不同测量方法的探讨与比较，我们可以更准确地理解材料的透明性，并为相关领域的应用提供有力的支持。希望本文能为您在材料透明性方面提供有益的知识与启示。