O que é a Distribuição de Espalhamento Bidirecional (BSDF) por Reflexão Interna Total (TIR)?

Em um projeto óptico, a função de distribuição de espalhamento bidirecional (BSDF) por reflexão interna total (TIR), também chamada de BSDF interna, corresponde a uma função de distribuição de espalhamento bidirecional medida em uma interface que separa dois meios diferentes. O objetivo é medir o espalhamento superficial a partir do interior de um material. Isso é especialmente relevante para materiais com superfície rugosa, nos quais os fenômenos de espalhamento superficial e reflexão interna total ocorrem simultaneamente em dois meios distintos. Veja a imagem para um exemplo de um guia de luz com textura VDI modelado no LightTools.

Como em qualquer BSDF, é preciso levar em consideração a orientação da luz. Esta ilustração mostra como se pode nomear cada caso. Essa medição pode ser muito útil quando o elemento de dispersão não pode ser considerado um difusor fino. Um condutor de luz, por exemplo, se combinado com acabamentos de superfície granulados, terá de considerar uma medição de BSDF por reflexão interna total (TIR).

Isso requer uma configuração de medição especial, na qual a superfície polida superior não influencie os resultados do BSDF (perdas de Fresnel e dispersão). O método da Keysight utiliza uma lente hemisférica fixada à superfície polida superior, com um índice de refração o mais próximo possível do da amostra.

Este hemisfério elimina a refração da luz incidente/saída sobre a superfície que não é medida. O método da Keysight também utiliza um líquido de compatibilidade de índice para criar um contato óptico, eliminando assim a reflexão de Fresnel na interface.

Você também pode realizar medições TIR usando um instrumento Keysight Mini-Diff V2 em combinação com o LightTools e seu modelo de espalhamento Microfacet.

A solução combina o modelo de dispersão Microfacet do LightTools com uma medição BTDF realizada com o Mini-Diff V2: o BTDF frontal com um ângulo de incidência de 0°, medido em um único comprimento de onda. Essa configuração apresenta a vantagem de que não ocorrerá refração na superfície não medida.

Depois de formatar os resultados das medições do Mini-Diff V2 no Excel, você pode importar os dados para o LightTools para o modelo Microfacet.

O modelo de espalhamento por microfacetas constrói um acabamento de superfície virtual com pequenas facetas. A inclinação dessas facetas é definida de modo que os raios que saem correspondam a uma determinada distribuição quando um feixe incide na superfície a partir de um determinado ângulo de incidência. Para quaisquer outros ângulos de incidência, o modelo calcula a distribuição de acordo com a geometria das microfacetas. É possível, então, utilizar essa geometria em todas as outras simulações.