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如何精確測量半透明材料的透過率
透明材料的透過率測量時，測試光沒有明顯的衰減或吸收；半透明材料通常具有某些特性和物理結構，導致入射光在穿過樣品時形成散射效應。當測量這些材料的透過率時，發生的散射會帶來一些挑戰。
在某些情況下，需要通過散射提高光源的均勻性和朗伯特性。例如有些擴散片中加入了含銀的膠體顆粒，在這種情況，常規測試透過率的方法就無法使用。
當光照射到物體時，有三個基本現象發生：反射、透射或吸收。其他現象，如熒光，不在本文討論范圍。在透明材料的正常透射測量中，如果入射角已知，則可以使用Snell定律計算透射光束的角度，
n1Sinθ1 = n2sinθ2
因此透明材料通常采用直射光路進行測量，如圖1. 采用一個穩定的光源照射樣品，同時使用光譜輻射度計，或依據需要選擇光度計、輻射度計作為檢測裝置，處理光信號。
首先不放置樣品，探測器直接測試光信號，測試到的入射光信號記錄為φi。然后將樣品放在光源和檢測器之間，再進行一次測量，并記錄為 φt。這兩個信號的比率就是樣品的透射率，可以報告為輻射度、光度或光譜透射率。
在此情況下，入射光束直徑與透射光束直徑大致相同，因此探測器接收到所有透射光。
Fig. 1. Regular Transmission Measuremet Setup
對于半透明材質，情況并非如此。當入射光經過半透明材料時，會產生散射和擴散，因此透射光的角度不再遵循Snell定律（圖2）。這會導致大部分透射光無法被探測器所檢測到。正是這種光的漫透射現象，需要特別注意，必須選擇適當的檢測光學接受裝置，以確保收集和探測到所有透射光。
Fig. 2. Regular Transmission Measurement Setup
為了有效地收集所有漫反射和非漫反射的光信號，必須選擇大角度收集光的裝置。良好設計的積分球可以完美完成這種類型的測量。將樣品放置在積分球入口處，可以收集不同角度的光線（圖3）。然而，這樣直接測量，仍然無法獲得準確的測量結果。
Fig. 3. Diffuse Transmission Measurement Setup
乍一看，似乎我們可以簡單地把沒有樣品與有樣品兩次測量結果計算光譜透射率，至少從邏輯上，這是合理、正確的。但我們沒有考慮到這樣一個事實：當樣品放在積分球入口處時，我們改變了積分球的響應。
在沒有樣品的情況下，很明顯一部分入射光可以通過積分球入口逸出。將樣品放在積分球入口處，也會有一些透射光通過入口逸出，但是會小于沒有樣品時的情況。此外，還有一部分光從樣品的球體側表面反射回球體中，并且，不同波長的反射比例與樣品的光譜反射率有關。（圖4）。
Fig. 4 Light path with and without sample in place
為了定量分析樣品引起的積分球響應的變化，有必要使用兩個光源，一個用于照射樣品，另一個用于確定積分球光譜響應的變化。當使用“雙光路”方法進行透射測量時，必須注意兩個光源的光譜分布必須相同。圖5所示為測量總透射率的典型裝置，
總透射率=透明透射率+漫透射率
Fig. 5 Typical setup for measuring diffuse transmission using “double beam” method
雙光路法測量半透明材料透過率包括4個獨立步驟：
- 在沒有樣品的情況下，關閉校正光源，測量入射光源信號
- 在沒有樣品的情況下，關閉入射光源，校正光源打開，測量光信號
- 入射光源保持關閉，將樣品安裝在入口處，校正光源打開，測量光信號
- 關閉校正源，打開入射光源，測量光信號
第1步和第2步結合起來，將校正光源的信號φCS 與入射光源的信號φi相除，得到系統的修正系數，第3步用于修正樣品本身對積分球響應造成的影響，包含光譜的影響和強度的影響。這一步非常重要，通常用 φcal 表示，不同的樣品，該值是不同的。該修正系數為 1/φcal 。當樣品光譜特性、漫射特性、透射特性等發生變化時，要重新測定該修正系數。
最后一步測定的光信號為 φS，那么光譜透過率就可以計算出來：
為了分析兩種測試方法的差異，我們分別使用單光路發和雙光路法測試兩個樣品，結果顯示出兩種方法有明顯的差異。圖6顯示了兩種方法的測試結果。特別注意，兩種測試結果并不是一個恒定的比例差異，而是在不同波段，比例是不同的，這會影響到顏色的測試。
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