Vários fundamentos teóricos da difusão da luz que deve conhecer！

1. Parâmetros de caraterização das propriedades ópticas básicas das películas de difusão da luz

Para descrever com precisão o efeito de difusão da película de difusão da luz, em primeiro lugar, define-se o índice fotométrico da película de difusão da luz e, em seguida, quantificam-se com precisão as propriedades ópticas básicas da superfície da película de difusão da luz.

(1) transmitância e neblina: a transmitância representa a razão entre o fluxo luminoso através da amostra e o fluxo luminoso incidente na amostra, ou seja, a transmitância total, expressa como τ t. τ 1 representa a intensidade luminosa da luz incidente, e τ 2 representa a intensidade luminosa total transmitida através da amostra, então:

A neblina representa a razão entre o fluxo de luz dispersa e o fluxo de luz transmitida que se desvia da direção da luz incidente através da amostra, o que reflecte o efeito de dispersão da luz que atravessa a amostra. Expresso por H (nesta experiência, apenas os fluxos de luz dispersa que se afastam mais de 2,5 graus da direção da luz incidente são utilizados para calcular a nebulosidade)

(2) fluxo luminoso: a parte do fluxo radiante que pode estimular o olho humano é chamada de fluxo luminoso, expressa pelo caractere φ, a unidade é lúmen (lm), a fórmula de definição:

2base teórica da dispersão da luz.

2.1 Mecanismo e classificação da dispersão da luz.

A dispersão da luz refere-se ao fenómeno em que a luz se difunde em todas as direcções após passar por um material não uniforme e se desviar da sua direção de incidência. Para a dispersão de uma única partícula, as partículas podem ser divididas em muitos pequenos dipolos eléctricos. Quando a luz passa, cada dipolo é excitado e vibra devido ao campo eletromagnético externo. A frequência de vibração do dipolo é a mesma que a do campo de excitação externo, pelo que a radiação secundária é espalhada em todas as direcções. Num ponto P infinitamente distante, a sobreposição de cada onda de dipolo dispersa forma o campo disperso desse ponto.

A teoria da dispersão de Rayleigh e a teoria da dispersão de Michaelis (teoria da dispersão de Mie) são as teorias científicas mais utilizadas para estudar o fenómeno da dispersão da luz. De acordo com o tamanho das partículas dispersas, a dispersão da luz pode ser dividida em dois tipos: um é o facto de o tamanho das partículas dispersas ser igual ou superior ao comprimento de onda λ da luz incidente, a que se chama dispersão de Mie. A teoria da dispersão de Mie é um algoritmo clássico para resolver a solução analítica da interação entre os dispersores esféricos e os campos electromagnéticos, e a outra é que a dimensão das partículas dispersas é inferior a 1 × 5-1 × 10, o que se designa por dispersão de Rayleigh.

2.2 Teoria da dispersão de Mie.

O tamanho das partículas de difusão envolvidas neste trabalho é inferior a 5 μ m, o que pertence ao âmbito de aplicação da teoria de dispersão de Mie.
A esfera de dispersão regular é apresentada na figura 2-1. De acordo com a teoria da dispersão de Mie, a luz linearmente polarizada com comprimento de onda λ e intensidade I 0 propaga-se positivamente ao longo do eixo z e a direção de vibração do campo elétrico é paralela ao eixo x. O centro esférico da partícula difusa é a origem da coordenada O, o diâmetro é d e o índice de refração relativo ao meio circundante é m.

A intensidade da luz difusa de um determinado ponto P no campo de luz difusa é então

Na fórmula, r é a distância entre o ponto P e o centro da esfera, θ é o ângulo de dispersão e 1 e 2 são as funções de intensidade da luz dispersa polarizada na direção ortogonal, que podem ser expressas da seguinte forma

De acordo com a teoria de dispersão de Mie, as expressões das funções de amplitude de dispersão são as seguintes

Onde um_n e b_n são os coeficientes de dispersão de Mie, e as expressões são as seguintes

Onde z significa an ou ma. Jn+1/2 (z); H (2) naught 1 beat 2 denota a função de Bessel de ordem semi-integral e a função de Hank do segundo tipo, respetivamente. A outra representa a função de dispersão, e a expressão é a seguinte:

Onde Pn e P (1) n denotam a função de Legendre e a função de Legendre de primeira ordem, respetivamente.

De acordo com a teoria da dispersão de Mie, a intensidade da luz dispersa de P num determinado ponto do campo de luz dispersa está relacionada com o diâmetro e o índice de refração relativo das partículas. O índice de refração relativo e o diâmetro das partículas difusas afectam as caraterísticas de dispersão, o que pode ser previsto pela teoria da dispersão de Mie. De acordo com a introdução do difusor de luz no primeiro capítulo, o difusor de luz orgânico é atualmente utilizado principalmente no mercado, incluindo PMMA, silicone, PS e assim por diante. Os índices de refração dos três materiais são 1,49, 1,43 e 1,55, respetivamente. Nesta experiência, a resina matriz é uma resina curável por UV e o seu índice de refração é 1,49. O índice de refração relativo m dos três tipos de difusor ótico é 1, 0,96 e 1,04, respetivamente. Para obter as melhores propriedades da película de difusão, escolhemos microesferas de silicone e PS como difusores de luz. Os efeitos do tamanho das partículas, da concentração de dopagem e da espessura da película de difusão na película de difusão são verificados por simulação de software e experiências. Para mais pormenores, ver a decomposição seguinte.