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Definizione di foschia
La foschia è una delle numerose grandezze che possono caratterizzare un materiale diffusivo. Le altre grandezze sono la riflettanza, la trasmittanza, l'assorbimento, le misurazioni della diffusione integrata totale (TIS) e la funzione di distribuzione bidirezionale della diffusione (BSDF).
La foschia viene misurata come percentuale della luce incidente che viene diffusa di oltre 2,5 gradi rispetto alla direzione speculare da una superficie o da un elemento ottico. Può essere misurata in trasmissione e/o in riflessione.
Figura 1. La foschia è costituita dall'insieme della luce diffusa in tutte le direzioni, esclusa quella speculare.
La sfocatura è espressa in percentuale (%), senza indicazioni angolari; in altre parole, non si sa in quale direzione si diriga il flusso, ma se ne conosce l'entità. Maggiore è la percentuale, più sfocata risulterà l'immagine.
Figura 2. Esempio di opacità al 70% (a sinistra) e al 50% (a destra).
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Perché la foschia è importante nella progettazione ottica?
Nella progettazione ottica, per ottenere risultati di simulazione accurati, è necessario disporre di proprietà ottiche delle superfici e del volume definite con precisione. La geometria da sola non è in grado di determinare la distribuzione della luce, poiché sono le proprietà ottiche del materiale e delle superfici a determinare come variano l'energia e la direzione dei raggi. Per questo motivo, è importante conoscere il più precisamente possibile le caratteristiche ottiche dei materiali che si intende utilizzare. Il modo migliore per ottenere caratteristiche precise è misurare direttamente il materiale ed esportare i dati da utilizzare in uno strumento software ottico. L'opacità è una delle caratteristiche tipiche dei materiali ottici che si misurano.
Quali soluzioni offre Keysight?
Le misurazioni del foschia sono particolarmente difficili da eseguire perché è necessario separare la luce incidente riflessa in modo speculare e quella trasmessa dalla luce diffusa. Questi modelli di radiazione solitamente si sovrappongono e non è possibile separarli facilmente utilizzando la geometria dell'apparecchiatura di misurazione.
Keysight offre servizi di misurazione in un laboratorio con illuminazione e temperatura controllate e mette a disposizione due metodi per misurare l'opacità: la misurazione con una sfera integratrice e il calcolo basato sulle misurazioni del BSDF ottenute tramite un goniometro.
Misurazione con una sfera integratrice
È possibile misurare l'opacità di un campione di materiale o di una superficie utilizzando sfere integratrici appositamente progettate. In pratica, si posiziona il campione sulla porta di uscita e poi su quella di ingresso di una sfera integratrice, e una sorgente laser lo illumina per misurare rispettivamente la riflettanza (riflettanza speculare + diffusa) e la trasmittanza (potenza di trasmittanza speculare + diffusa). Eseguire nuovamente la stessa misurazione dopo aver aperto una porta che consenta al raggio speculare di uscire dalla sfera integratrice, in modo che non sia incluso nelle misurazioni della potenza di trasmissione diffusa e della potenza di riflettanza diffusa.
Figura 3. Illustrazioni relative alla misurazione della riflettanza e della trasmittanza che mostrano la reiezione della luce speculare in trasmissione e in riflessione.
Calcolo basato sulle misurazioni BSDF effettuate con Keysight REFLET 180S
È inoltre possibile calcolare la foschia a partire dalle misurazioni del BSDF, come illustrato nelle due formule seguenti:
Dove:
- θd è l'angolo di diffusione del rivelatore
- φd è l'angolo azimutale del rivelatore
- θi è l'angolo di diffusione della sorgente
- φi è l'angolo azimutale della sorgente
- θdSpecular max eθdSpecular min sono i limiti della componente speculare del BSDF
È possibile eseguire misurazioni della BSDF utilizzando il goniometro Keysight REFLET 180S. La precisione dipende dalla risoluzione delle misurazioni e le diverse risoluzioni angolari di questi strumenti consentono di estrarre la componente speculare dalle misurazioni della BSDF con vari gradi di precisione.
| REFLET 180S | |
|---|---|
| Tipo | BRDF/BTDF |
| Gamma dinamica | 109 |
| Gamma di lunghezze d'onda | da 400 nm a 1700 nm |
| Angoli di incidenza | Regolabile: da +90° a –90° |
| Campo angolare | Sfera intera |
| Precisione angolare | < 0.1° |
| Ripetibilità | < 1% |
| Peso | 80 kg |
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Offriamo una gamma completa di soluzioni hardware, tra cui il REFLET 180s, progettate per fornire dati precisi sulla diffusione della luce per materiali e mezzi nei sistemi ottici. Questi strumenti consentono di misurare i propri campioni ottici e di importare facilmente i dati personalizzati nel software avanzato di progettazione ottica di Keysight.
Per i progetti che richiedono un supporto specializzato, i nostri esperti in ottica offrono servizi di misurazione personalizzati per aiutarvi a caratterizzare il comportamento della luce, individuare eventuali difetti e creare gemelli digitali accurati.
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