Diversi fondamenti teorici della diffusione della luce da conoscere！

1. Parametri di caratterizzazione delle proprietà ottiche di base dei film per la diffusione della luce

Per descrivere con precisione l'effetto di diffusione del film di diffusione della luce, è necessario innanzitutto definire l'indice fotometrico del film di diffusione della luce e quindi quantificare con precisione le proprietà ottiche di base del film di diffusione della luce in superficie.

(1) trasmittanza e foschia: la trasmittanza rappresenta il rapporto tra il flusso luminoso che attraversa il campione e il flusso luminoso incidente sul campione, ovvero la trasmittanza totale, espressa come τ t. τ 1 rappresenta l'intensità luminosa della luce incidente e τ 2 rappresenta l'intensità luminosa totale trasmessa attraverso il campione, quindi:

La foschia rappresenta il rapporto tra il flusso di luce diffusa e il flusso di luce trasmessa che si discosta dalla direzione della luce incidente attraverso il campione, il che riflette l'effetto di diffusione della luce che attraversa il campione. Espresso da H (in questo esperimento, solo i flussi di luce diffusa che si discostano di più di 2,5 gradi dalla direzione della luce incidente sono utilizzati per calcolare l'haze)

(2) flusso luminoso: la parte di flusso radiante che può stimolare l'occhio umano è chiamata flusso luminoso, espresso dal carattere φ, l'unità di misura è il lumen (lm), la formula di definizione:

2basi teoriche della diffusione della luce.

2.1 Meccanismo di diffusione della luce e classificazione.

La diffusione della luce si riferisce al fenomeno per cui la luce si diffonde in tutte le direzioni dopo aver attraversato un materiale non uniforme e aver deviato dalla sua direzione incidente. Per la diffusione di una singola particella, le particelle possono essere suddivise in tanti piccoli dipoli elettrici. Quando la luce passa, ogni dipolo viene eccitato e vibra a causa del campo elettromagnetico esterno. La frequenza di vibrazione del dipolo è uguale a quella del campo di eccitazione esterno, quindi la radiazione secondaria viene diffusa in tutte le direzioni. In un punto P infinitamente distante, la sovrapposizione di ogni onda diffusa dal dipolo forma il campo diffuso di quel punto.

La diffusione di Rayleigh e la teoria della diffusione di Michaelis (teoria della diffusione di Mie) sono le teorie scientifiche più utilizzate per studiare il fenomeno della diffusione della luce. In base alle dimensioni delle particelle diffuse, la diffusione della luce può essere suddivisa in due tipi: uno è quello in cui le dimensioni delle particelle diffuse sono uguali o maggiori della lunghezza d'onda λ della luce incidente, che è chiamato diffusione di Mie. La teoria dello scattering di Mie è un algoritmo classico per la soluzione analitica dell'interazione tra scatterer sferici e campi elettromagnetici; l'altro è quello in cui le dimensioni delle particelle diffuse sono inferiori a 1 × 5-1 × 10, chiamato scattering di Rayleigh.

2.2 Teoria della diffusione di Mie.

Le dimensioni delle particelle di diffusione coinvolte in questo lavoro sono inferiori a 5 μ m, che rientrano nell'ambito di applicazione della teoria della diffusione di Mie.
La figura 2-1 mostra una sfera di diffusione regolare. Secondo la teoria della diffusione di Mie, la luce polarizzata linearmente con lunghezza d'onda λ e intensità I 0 si propaga positivamente lungo l'asse z e la direzione di vibrazione del campo elettrico è parallela all'asse x. Il centro sferico della particella diffusa è l'origine di coordinate O, il diametro è d e l'indice di rifrazione rispetto al mezzo circostante è m. Il centro sferico della particella diffusa è l'origine di coordinate O, il diametro è d e l'indice di rifrazione rispetto al mezzo circostante è m.

Allora l'intensità della luce diffusa di un certo punto P nel campo di luce diffusa è

Nella formula, r è la distanza tra il punto P e il centro della sfera, θ è l'angolo di diffusione e 1 e 2 sono le funzioni di intensità della luce diffusa polarizzata in direzione ortogonale, che possono essere espresse come segue:

Secondo la teoria della diffusione di Mie, le espressioni delle funzioni di ampiezza di diffusione sono le seguenti:

Dove un_n e b_n sono i coefficienti di diffusione di Mie e le espressioni sono le seguenti:

Dove z significa an o ma. Jn+1/2 (z); H (2) naught 1 beat 2 indica rispettivamente la funzione di Bessel di ordine semintegrale e la funzione di Hank del secondo tipo. L'altra rappresenta la funzione di dispersione e l'espressione è la seguente:

Dove Pn e P (1) n indicano rispettivamente la funzione di Legendre e la funzione di Legendre del primo ordine.

Secondo la teoria della diffusione di Mie, l'intensità della luce diffusa di P in un determinato punto del campo di luce diffusa è correlata al diametro e all'indice di rifrazione relativo delle particelle. L'indice di rifrazione relativo e il diametro delle particelle diffuse influiscono sulle caratteristiche di diffusione, che possono essere previste dalla teoria della diffusione di Mie. In base all'introduzione del diffusore di luce nel primo capitolo, attualmente sul mercato vengono utilizzati principalmente diffusori di luce organici, tra cui PMMA, silicone, PS e così via. Gli indici di rifrazione di questi tre materiali sono rispettivamente 1,49, 1,43 e 1,55. In questo esperimento, la resina della matrice è una resina polimerizzabile con i raggi UV e il suo indice di rifrazione è 1,49. L'indice di rifrazione relativo m dei tre tipi di diffusore ottico è rispettivamente 1, 0,96 e 1,04. Per ottenere le migliori proprietà del film di diffusione, abbiamo scelto microsfere di silicone e PS come diffusori di luce. Gli effetti della dimensione delle particelle, della concentrazione di drogaggio e dello spessore del film di diffusione sono verificati mediante simulazioni software ed esperimenti. Per i dettagli, si veda la prossima scomposizione.