知っておくべき光拡散の理論的基礎のいくつか

1.光拡散フィルムの基本光学特性の評価パラメータ

光拡散フィルムの拡散効果を正確に記述するために、まず光拡散フィルムの測光指数を定義し、次に表面の光拡散フィルムの基本的な光学特性を正確に定量化する。

(1)透過率とヘイズ：透過率は、試料に入射した光束に対する試料を透過した光束の割合、すなわち全透過率を表し、τ tで表される。τ 1は入射光の光強度を表し、τ 2は試料を透過した全光強度を表す：

ヘイズは、透過光束に対する散乱光束の割合のうち、試料を透過した光の入射方向からずれた割合を表し、試料を透過した光の散乱効果を反映します。Hで表される（この実験では、入射光の方向から2.5度以上離れた散乱光束のみをヘイズの計算に使用）。

(2）光束：人間の目を刺激することができる放射束の部分を光束と呼び、文字φで表され、単位はルーメン（lm）、定義式：

2光散乱の理論的基礎。

2.1 光散乱のメカニズムと分類。

光散乱とは、光が非一様な物質を通過し、入射方向からずれた後、あらゆる方向に拡散する現象を指す。単一粒子散乱の場合、粒子は多数の小さな電気双極子に分けることができる。光が通過すると、外部からの電磁場により、それぞれの双極子が励起され振動する。双極子の振動数は外部励起場の振動数と同じであるため、二次放射はあらゆる方向に散乱される。無限に離れた点Pでは、それぞれの双極子散乱波の重ね合わせがその点の散乱場を形成する。

レイリー散乱とミカエリス散乱理論（ミー散乱理論）は、光の散乱現象を研究するために最もよく使われる科学理論である。散乱粒子の大きさによって、光散乱は2種類に分けられます。1つは、散乱粒子の大きさが入射光の波長λと等しいか、それより大きいもので、これはミー散乱と呼ばれます。ミー散乱理論は、球面散乱体と電磁場の相互作用の解析解を解く古典的なアルゴリズムであり、もう一つは散乱粒子の大きさが1×5-1×10以下のもので、レイリー散乱と呼ばれる。

2.2 ミー散乱理論。

この論文で扱う拡散粒子のサイズは5μm以下であり、ミー散乱理論の適用範囲に属する。
規則的な散乱球を図2-1に示す。Mie散乱理論によれば、波長λ、強度I 0の直線偏光はz軸に沿って正に伝播し、電場の振動方向はx軸に平行である。拡散粒子の球心を座標原点O、直径をd、周囲の媒質に対する屈折率をmとする。

とすると、散乱光場中のある点Pの散乱光強度は

式中、rは点Pと球の中心との距離、θは散乱角、1と2は直交方向の偏光散乱光の強度関数であり、次のように表すことができる：

ミー散乱理論によれば、散乱振幅関数の式は以下のようになる：

どこで_n とb_n はMie散乱係数であり、式は以下の通りである：

ここで、zはanまたはmaを意味する。Jn+1/2 (z); H (2) naught 1 beat 2 はそれぞれ半整数次のベッセル関数と第2種のハンク関数を表す。もう1つは散乱関数を表し、式は以下のようになる：

ここでPnとP (1) nはそれぞれLegendre関数と1次Legendre関数を表す。

ミー散乱理論によると、散乱光場のある点におけるPの散乱光強度は、粒子の直径と相対屈折率に関係する。拡散粒子の相対屈折率と直径は散乱特性に影響を与え、これはミー散乱理論によって予測することができる。第1章の光拡散板の紹介によると、現在市場で主に使用されているのは有機光拡散板で、PMMA、シリコーン、PSなどがある。この3つの材料の屈折率はそれぞれ1.49、1.43、1.55である。この実験では、マトリックス樹脂は紫外線硬化樹脂であり、その屈折率は1.49である。3種類の光拡散板の相対屈折率mはそれぞれ1、0.96、1.04である。拡散フィルムの最良の特性を達成するために、光拡散体としてシリコーンとPS微小球を選択した。粒子径、ドーピング濃度、拡散膜の厚さが拡散膜に与える影響を、ソフトウェア・シミュレーションと実験によって検証した。詳しくは次の分解をご覧ください。