Comment les scientifiques définissent-ils le plastique transparent ?

Je voulais donc faire un article pour nos lecteurs sur les plastiques les plus optiquement clairs disponibles. Mais j'ai été tellement absorbé par la recherche de ce que la « transparence » signifie vraiment que j'ai décidé que ce sujet en méritait vraiment deux des articles.

Voici un aperçu de deux des principaux moyens de mesurer la transparence des plastiques (et d'autres matériaux) :l'indice de réfraction et la clarté optique. Gardez un œil sur un deuxième article répertoriant les plastiques hautement transparents dans les prochaines semaines.

1)      L'indice de réfraction

L'indice de réfraction est une mesure de la quantité de lumière courbée (ou réfractée) lorsqu'elle traverse une substance. Il est défini par :n =sin i /sin r, où i et r sont respectivement les angles d'incidence et de réfraction. L'indice de réfraction est également le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide à la vitesse dans le matériau transparent. L'indice de réfraction variera légèrement avec la longueur d'onde de la lumière utilisée pour mesurer l'indice de réfraction. Si la lumière « blanche » (un mélange de différentes longueurs d'onde) est utilisée comme faisceau incident, alors la variation de l'indice de réfraction pour les différentes longueurs d'onde entraînera une division de la lumière en couleurs du spectre, un processus connu sous le nom de dispersion. Pour permettre la comparaison de la réfraction des matériaux, la lumière utilisée est généralement la raie D du sodium (une longueur d'onde spécifique). Lorsque la lumière pénètre dans un matériau dense à partir d'un matériau moins dense, le rayon réfracté est courbé vers la normale. Lorsque la lumière pénètre dans un matériau moins dense à partir d'un matériau dense, le rayon réfracté est détourné de la normale. Lorsque la lumière traverse un matériau transparent aux côtés parallèles, les réfractions « s'annulent » et le trajet de la lumière est déplacé en raison de la présence du matériau transparent.

2)      Transparence

Alors, comment les scientifiques mesurent-ils le plastique transparent ? Les limites entre « transparent » ou « clair » et « translucide » ou « opaque » sont souvent très subjectives.  Ce qui est acceptable pour un observateur ne l'est peut-être pas pour un autre observateur. Il est possible de mesurer le degré de transmission lumineuse en utilisant la norme ASTM D-1003 (Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics). Cette méthode d'essai est utilisée pour évaluer la transmission et la diffusion de la lumière des plastiques transparents pour une épaisseur d'échantillon définie. En règle générale, les pourcentages de transmission lumineuse supérieurs à 85 sont considérés comme « transparents ». La transparence perçue ou la clarté optique dépend de l'épaisseur de l'échantillon utilisé pour l'évaluation, et la clarté optique diminuera avec l'augmentation de l'épaisseur. Le verre standard peut être relativement clair sur le plan optique dans les sections minces, mais montrera une teinte verte (due au fer dans le verre) à mesure que l'épaisseur augmente. La clarté optique ne peut être obtenue que lorsque l'indice de réfraction est constant à travers le matériau dans la direction d'observation. Toutes les zones de matériau opaque (comme les colorants) ou les zones d'indice de réfraction différent entraîneront une perte de clarté optique due à la réfraction et à la diffusion.

La clarté optique dépend également des réflexions de surface de l'échantillon. Les réflexions de surface à l'interface air/plastique créent des pertes de transmission importantes. Par exemple, la perte de transmission du PMMA est d'environ 93% et celle du PS est d'environ 88%. Ces réflexions de surface peuvent provenir de deux causes fondamentales :la réflexion spéculaire, qui est la réflexion normale d'une surface lisse, et la réflexion diffuse, qui dépend de la planéité de la surface de l'échantillon. La perte de transmission résultant de la rugosité de la surface ou des particules incrustées est plus souvent appelée « trouble », et il s'agit généralement d'un problème de production et non d'une propriété du matériau. Lors de la production d'un film soufflé, le voile peut être causé soit par une rupture de fusion à la surface, soit par une instabilité interfaciale entre les couches du film.

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