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瞭解白色漫射玻璃

瞭解白色漫射玻璃

光線從一個介質傳遞到另一個介質時,能量守恆定律使我們需要考量在傳遞過程中的所有能量。系統的總能量可以分為四個部分:傳輸、反射、吸收和散射。這四大參數是材料化學和表面光度的函數表現。不同類型光學產品的設計都是為了增加或減少進入這四大參數(一種或以上) 的能量。若為反射鏡:會減少傳輸、吸收和散射,增加反射。若為透鏡:會減少散射、反射和吸收,增加傳輸。若為白色漫射玻璃,則會增加散射參數,並透過調整漫射器的厚度來平衡吸收和傳輸。

白色漫射玻璃是膠質材料,運用Tyndall效應來散射光線。Tyndall散射需要具有散射效果的粒子,其粒子大小約等於欲散射光的波長。因此,如果您可以用肉眼看到材料散射 (看起來為白色透光),其粒子必定大約等於可見光波長。隨著入射光的波長增加,散射光的強度亦會增加,而透過該材質的光強度同樣也會增加 (材質部分不變)。圖1顯示透過表面拋光的白色漫射玻璃漫射器傳輸1064nm光束。圖中的熱點顯示出,1064nm 的波長落在傳輸部分未漫射光線的範圍,而白色漫射玻璃會徹底漫射可見光譜中的波長。

為了打造能有效漫射可見光和較長波長光線的漫射器,您可以加入第二個擁有不同波長相依性的散射機制。

Figure 1: 1064nm Beam Scattered by Polished White Diffusing Glass
圖1: 由拋光白色漫射玻璃散射的 1064nm 光束
Figure 2: 1064nm Beam Scattered by Ground White Diffusing Glass
圖2: 由研磨白色漫射玻璃散射的1064nm 光束

屬性散射光遠大於光的波長時,便會出現幾何散射的情況。簡單來說,當光接觸到表面法線會隨機改變的表面時,則光會沿著表面以隨機角度折射。這便是研磨玻璃漫射器背後的運作機制。如果您在膠質材料加上噴砂處理過的表面,您便獲得能有效散射各波長範圍的漫射器。圖2顯示1064nm光束穿過噴砂處理的白色漫射玻璃漫射器。 請注意,由於多重散射機制,沒有熱點產生。

若要增加系統效能,則必須考量其他三種形式的能量傳輸。如果是白色漫射玻璃,材料會拋光至 1.25mm 厚度,以平衡傳輸和吸收。WDG 可以拋光至不同的厚度,以滿足任何應用的效能需求。圖3顯示WDG拋光成各種厚度的相關穿透率。

Figure 3: White Diffusing Glass Transmission at Various Thickness
圖3: 不同厚度的白色漫射玻璃穿透率。

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