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Définition du brouillard
La turbidité est l'une des nombreuses grandeurs permettant de caractériser un matériau diffusant. Les autres grandeurs sont la réflectance, la transmittance, l'absorption, les mesures de diffusion totale intégrée (TIS) et la fonction de distribution de diffusion bidirectionnelle (BSDF).
La brume optique est définie comme le pourcentage de lumière incidente qui est diffusée à plus de 2,5 degrés par rapport à la direction spéculaire à partir d'une surface ou d'un élément optique. Elle peut être mesurée en transmission et/ou en réflexion.
Figure 1. La brume correspond à toute la lumière diffusée dans toutes les directions, à l'exclusion de la lumière spéculaire.
La nébulosité est exprimée en pourcentage (%), sans indication d'angle ; en d'autres termes, on ne sait pas dans quelle direction va le flux, mais on en connaît l'intensité. Plus le pourcentage est élevé, plus l'image sera floue.
Figure 2. Exemple d'opacité à 70 % (à gauche) et à 50 % (à droite).
Table des matières
Pourquoi la turbidité est-elle importante dans la conception optique ?
En conception optique, pour obtenir des résultats de simulation précis, il est indispensable de disposer de propriétés optiques de surface et de volume définies avec exactitude. La géométrie à elle seule ne suffit pas à déterminer la répartition de la lumière, car ce sont les propriétés optiques du matériau et de la surface qui déterminent la manière dont l'énergie et la direction des rayons varient. C'est pourquoi il est important de connaître aussi précisément que possible les caractéristiques optiques des matériaux que vous utiliserez. La meilleure façon d'obtenir des caractéristiques précises consiste à mesurer directement le matériau et à exporter les données pour les utiliser dans un logiciel d'optique. Le voile est l'une des performances optiques typiques que vous mesurerez.
Quelles solutions Keysight propose-t-elle ?
Les mesures de la brume sont particulièrement difficiles à réaliser, car il faut distinguer la lumière incidente réfléchie de manière spéculaire et transmise de la lumière diffusée. Ces diagrammes de rayonnement se chevauchent généralement, et il n'est pas facile de les distinguer en se basant uniquement sur la géométrie de l'équipement de mesure.
Keysight propose des services de mesure dans un laboratoire à conditions d'éclairage et de température contrôlées et met à disposition deux méthodes de mesure de l'opacité : la mesure à l'aide d'une sphère d'intégration et le calcul à partir des mesures de la fonction de diffusion de la lumière (BSDF) obtenues à l'aide d'un goniomètre.
Mesure à l'aide d'une sphère d'intégration
Il est possible de mesurer le voile d'un échantillon de matériau ou d'une surface à l'aide de sphères d'intégration spécialement conçues à cet effet. Concrètement, on place l'échantillon respectivement sur l'orifice de sortie puis sur l'orifice d'entrée d'une sphère d'intégration, et une source laser l'éclaire afin de mesurer la réflectance (réflectance spéculaire + réflectance diffuse) et la transmittance (puissance de transmittance spéculaire + puissance de transmittance diffuse). Répétez la même mesure après avoir ouvert un orifice permettant au faisceau spéculaire de sortir de la sphère d'intégration, afin qu'il ne soit pas pris en compte dans les mesures de la puissance de transmission diffuse et de la puissance de réflexion diffuse.
Figure 3. Illustrations de mesures de réflectance et de transmittance montrant la suppression de la réflexion spéculaire en transmission et en réflexion.
Calcul à partir des mesures de la fonction de diffusion de la surface (BSDF) obtenues avec le REFLET 180S de Keysight
Vous pouvez également calculer la turbidité à partir des mesures du BSDF, comme l'indiquent les deux formules suivantes :
Où :
- θd est l'angle de diffusion du détecteur
- φd est l'angle azimutal du détecteur
- θi est l'angle de diffusion de la source
- φi est l'angle azimutal de la source
- θdSpecular max etθdSpecular min correspondent aux limites de la composante spéculaire du BSDF
Vous pouvez effectuer des mesures de la fonction de diffusion de la lumière (BSDF) à l'aide du goniomètre Keysight REFLET 180S. La précision dépend de la résolution des mesures, et les différentes résolutions angulaires de ces instruments vous permettent d'extraire la composante spéculaire des mesures de la BSDF avec des degrés de précision variables.
| Attributs | REFLET 180S |
|---|---|
| Type | BRDF/BTDF |
| Plage dynamique | 109 |
| Gamme de longueurs d'onde | 400 nm à 1700 nm |
| Angles d'incidence | Réglable : de +90° à –90° |
| Plage angulaire | Sphère complète |
| Précision angulaire | < 0.1° |
| Répétabilité | < 1% |
| Poids | 80 kg |
Découvrez les services et solutions de mesure optique de Keysight
Nous proposons une gamme complète de solutions matérielles, notamment le REFLET 180s, conçues pour fournir des données précises sur la diffusion de la lumière pour les matériaux et les milieux utilisés dans les systèmes optiques. Ces outils vous permettent de mesurer vos propres échantillons optiques et d'importer facilement vos données personnalisées dans le logiciel de conception optique avancé de Keysight.
Pour les projets nécessitant une assistance spécialisée, nos experts en optique proposent des services de mesure sur mesure afin de vous aider à caractériser le comportement de la lumière, à diagnostiquer les défauts et à créer des jumeaux numériques précis.
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