Kilka teoretycznych podstaw rozpraszania światła, które musisz znać！

1. Parametry charakteryzujące podstawowe właściwości optyczne warstw rozpraszających światło

Aby dokładnie opisać efekt dyfuzji folii rozpraszającej światło, najpierw definiuje się indeks fotometryczny folii rozpraszającej światło, a następnie dokładnie określa się podstawowe właściwości optyczne powierzchniowej folii rozpraszającej światło.

(1) przepuszczalność i zamglenie: przepuszczalność reprezentuje stosunek strumienia świetlnego przechodzącego przez próbkę do strumienia świetlnego padającego na próbkę, czyli całkowitą przepuszczalność, wyrażoną jako τ t. τ 1 reprezentuje natężenie światła padającego, a τ 2 reprezentuje całkowite natężenie światła przepuszczanego przez próbkę:

Zamglenie reprezentuje stosunek strumienia światła rozproszonego do strumienia światła przechodzącego, który odbiega od kierunku światła padającego przez próbkę, co odzwierciedla efekt rozpraszania światła przechodzącego przez próbkę. Wyrażony przez H (w tym eksperymencie do obliczenia zamglenia używane są tylko strumienie światła rozproszonego oddalone o więcej niż 2,5 stopnia od kierunku światła padającego).

(2) strumień świetlny: część strumienia promieniowania, która może stymulować ludzkie oko, nazywana jest strumieniem świetlnym, wyrażonym przez znak φ, jednostką jest lumen (lm), wzór definicji:

2Teoretyczne podstawy rozpraszania światła.

2.1 Mechanizm i klasyfikacja rozpraszania światła.

Rozpraszanie światła odnosi się do zjawiska, w którym światło rozprasza się we wszystkich kierunkach po przejściu przez niejednorodny materiał i odchyleniu od kierunku padania. W przypadku rozpraszania pojedynczych cząstek, cząstki można podzielić na wiele małych dipoli elektrycznych. Kiedy światło przechodzi, każdy dipol jest wzbudzany i wibruje z powodu zewnętrznego pola elektromagnetycznego. Częstotliwość drgań dipola jest taka sama jak częstotliwość zewnętrznego pola wzbudzającego, więc promieniowanie wtórne jest rozpraszane we wszystkich kierunkach. W nieskończenie odległym punkcie P superpozycja każdej rozproszonej fali dipolowej tworzy pole rozproszone tego punktu.

Rozpraszanie Rayleigha i teoria rozpraszania Michaelisa (teoria rozpraszania Mie) są najczęściej stosowanymi teoriami naukowymi do badania zjawiska rozpraszania światła. W zależności od rozmiaru rozproszonych cząstek, rozpraszanie światła można podzielić na dwa rodzaje: jeden polega na tym, że rozmiar rozproszonych cząstek jest równy lub większy niż długość fali λ padającego światła, co nazywa się rozpraszaniem Mie. Teoria rozpraszania Mie jest klasycznym algorytmem do rozwiązywania analitycznego rozwiązania interakcji między sferycznymi rozpraszaczami a polami elektromagnetycznymi, a druga polega na tym, że rozmiar rozproszonych cząstek jest mniejszy niż 1 × 5-1 × 10, co nazywa się rozpraszaniem Rayleigha.

2.2 Teoria rozpraszania Mie.

Rozmiar cząstek dyfuzyjnych uwzględnionych w tym artykule jest mniejszy niż 5 μm, co należy do zakresu zastosowania teorii rozpraszania Mie.
Regularna kula rozpraszająca jest pokazana na rysunku 2-1. Zgodnie z teorią rozpraszania Mie, liniowo spolaryzowane światło o długości fali λ i natężeniu I 0 rozchodzi się dodatnio wzdłuż osi z, a kierunek drgań pola elektrycznego jest równoległy do osi x. Sferyczny środek rozproszonej cząstki jest początkiem współrzędnych O, średnica wynosi d, a współczynnik załamania światła względem otaczającego ośrodka wynosi m.

Wówczas natężenie światła rozproszonego w pewnym punkcie P w polu światła rozproszonego wynosi

We wzorze r jest odległością między punktem P a środkiem kuli, θ jest kątem rozproszenia, a 1 i 2 są funkcjami intensywności spolaryzowanego światła rozproszonego w kierunku ortogonalnym, które można wyrazić w następujący sposób:

Zgodnie z teorią rozpraszania Mie, wyrażenia funkcji amplitudy rozpraszania są następujące:

Gdzie_n i b_n są współczynnikami rozpraszania Mie, a wyrażenia są następujące:

Gdzie z oznacza an lub ma. Jn+1/2 (z); H (2) bez 1 beat 2 oznaczają odpowiednio funkcję Bessela rzędu półcałkowego i funkcję Hanka drugiego rodzaju. Druga reprezentuje funkcję rozpraszania, a wyrażenie jest następujące:

Gdzie Pn i P (1) n oznaczają odpowiednio funkcję Legendre'a i funkcję Legendre'a pierwszego rzędu.

Zgodnie z teorią rozpraszania Mie, intensywność światła rozproszonego P w określonym punkcie pola światła rozproszonego jest związana ze średnicą i względnym współczynnikiem załamania cząstek. Względny współczynnik załamania światła i średnica rozproszonych cząstek będą miały wpływ na charakterystykę rozpraszania, co można przewidzieć na podstawie teorii rozpraszania Mie. Zgodnie z wprowadzeniem dyfuzora światła w pierwszym rozdziale, organiczny dyfuzor światła jest obecnie stosowany głównie na rynku, w tym PMMA, silikon, PS i tak dalej. Współczynniki załamania światła tych trzech materiałów wynoszą odpowiednio 1,49, 1,43 i 1,55. W tym eksperymencie żywicą matrycy jest żywica utwardzana promieniami UV, a jej współczynnik załamania światła wynosi 1,49. Względny współczynnik załamania światła m trzech rodzajów dyfuzorów optycznych wynosi odpowiednio 1, 0,96 i 1,04. Aby uzyskać najlepsze właściwości folii dyfuzyjnej, jako dyfuzor światła wybieramy mikrosfery silikonowe i PS. Wpływ wielkości cząstek, stężenia domieszki i grubości warstwy dyfuzyjnej na warstwę dyfuzyjną został zweryfikowany za pomocą symulacji oprogramowania i eksperymentów. Szczegółowe informacje można znaleźć w następnym rozkładzie.