Varios fundamentos teóricos de la difusión de la luz que debes conocer！

1. Parámetros de caracterización de las propiedades ópticas básicas de las películas de difusión de la luz.

Para describir con precisión el efecto de difusión de la película difusora de luz, en primer lugar se define el índice fotométrico de la película difusora de luz y, a continuación, se cuantifican con precisión las propiedades ópticas básicas de la película difusora de luz superficial.

(1) transmitancia y nebulosidad: la transmitancia representa la relación entre el flujo luminoso que atraviesa la muestra y el flujo luminoso que incide sobre ella, es decir, la transmitancia total, expresada como τ t. τ 1 representa la intensidad luminosa de la luz incidente, y τ 2 representa la intensidad luminosa total transmitida a través de la muestra, entonces:

La neblina representa la relación entre el flujo de luz dispersa y el flujo de luz transmitida que se desvía de la dirección de la luz incidente a través de la muestra, lo que refleja el efecto de dispersión de la luz que atraviesa la muestra. Expresado por H (en este experimento, sólo se utilizan para calcular la neblina los flujos de luz dispersa que se desvían más de 2,5 grados de la dirección de la luz incidente)

(2) flujo luminoso: la parte del flujo radiante que puede estimular el ojo humano se denomina flujo luminoso, expresado por el carácter φ, la unidad es el lumen (lm), la fórmula de definición:

2base teórica de la dispersión de la luz.

2.1 Mecanismo y clasificación de la dispersión de la luz.

La dispersión de la luz se refiere al fenómeno por el que la luz se difunde en todas direcciones tras atravesar un material no uniforme y desviarse de su dirección incidente. En el caso de la dispersión de una sola partícula, las partículas pueden dividirse en muchos dipolos eléctricos pequeños. Cuando la luz las atraviesa, cada dipolo se excita y vibra debido al campo electromagnético externo. La frecuencia de vibración del dipolo es la misma que la del campo de excitación externo, por lo que la radiación secundaria se dispersa en todas direcciones. En un punto P infinitamente distante, la superposición de cada onda dispersa de los dipolos forma el campo disperso de ese punto.

La dispersión de Rayleigh y la teoría de dispersión de Michaelis (teoría de dispersión de Mie) son las teorías científicas más utilizadas para estudiar el fenómeno de la dispersión de la luz. Según el tamaño de las partículas dispersadas, la dispersión de la luz puede dividirse en dos tipos: uno es aquel en el que el tamaño de las partículas dispersadas es igual o mayor que la longitud de onda λ de la luz incidente, lo que se denomina dispersión de Mie. La teoría de la dispersión de Mie es un algoritmo clásico para resolver analíticamente la interacción entre dispersores esféricos y campos electromagnéticos, y la otra es que el tamaño de las partículas dispersas es inferior a 1 × 5-1 × 10, lo que se denomina dispersión de Rayleigh.

2.2 Teoría de la dispersión de Mie.

El tamaño de las partículas de difusión involucrados en este trabajo es inferior a 5 μ m, que pertenece al ámbito de aplicación de la teoría de dispersión de Mie.
La esfera de dispersión regular se muestra en la figura 2-1. Según la teoría de dispersión de Mie, la luz polarizada linealmente con longitud de onda λ e intensidad I 0 se propaga positivamente a lo largo del eje z, y la dirección de vibración del campo eléctrico es paralela al eje x. El centro esférico de la partícula difusa es el origen de coordenadas O, el diámetro es d, y el índice de refracción relativo al medio circundante es m.

Entonces la intensidad de la luz difusa de un cierto punto P en el campo de luz difusa es

En la fórmula, r es la distancia entre el punto P y el centro de la esfera, θ es el ángulo de dispersión, y 1 y 2 son las funciones de intensidad de la luz dispersa polarizada en la dirección ortogonal, que pueden expresarse como sigue:

Según la teoría de dispersión de Mie, las expresiones de las funciones de amplitud de dispersión son las siguientes:

Donde a_n y b_n son los coeficientes de dispersión de Mie, y las expresiones son las siguientes:

Donde z significa an o ma. Jn+1/2 (z); H (2) naught 1 beat 2 denota la función de Bessel de orden semi-integral y la función de Hank del segundo tipo respectivamente. La otra representa la función de dispersión, y la expresión es la siguiente:

Donde Pn y P (1) n denotan función de Legendre y función de Legendre de primer orden respectivamente.

Según la teoría de dispersión de Mie, la intensidad de luz difusa de P en un punto determinado del campo de luz difusa está relacionada con el diámetro y el índice de refracción relativo de las partículas. El índice de refracción relativo y el diámetro de las partículas difusas afectarán a las características de dispersión, que pueden predecirse mediante la teoría de dispersión de Mie. De acuerdo con la introducción del difusor de luz en el primer capítulo, el difusor de luz orgánico se utiliza principalmente en el mercado en la actualidad, incluyendo PMMA, silicona, PS y así sucesivamente. Los índices de refracción de los tres materiales son 1,49, 1,43 y 1,55, respectivamente. En este experimento, la resina matriz es resina curable UV, y su índice de refracción es de 1,49. El índice de refracción relativo m de los tres tipos de difusor óptico es 1, 0,96 y 1,04 respectivamente. Para conseguir las mejores propiedades de la película difusora, elegimos silicona y microesferas de PS como difusores de luz. Los efectos del tamaño de las partículas, la concentración de dopaje y el grosor de la película de difusión se verifican mediante simulación de software y experimentos. Para más detalles, véase la siguiente descomposición.