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Cosa sono la riflettanza e la trasmittanza?
Definizione di riflettanza e trasmittanza
La riflettanza indica la quantità di luce riflessa da una superficie o da un elemento ottico. È pari al rapporto tra la potenza riflessa e la potenza incidente quando la luce viene proiettata su una superficie.
La trasmittanza indica la quantità di luce che viene trasmessa da una superficie o da un elemento ottico. È pari al rapporto tra la potenza trasmessa e la potenza incidente quando la luce viene proiettata su una superficie.
Gli ingegneri utilizzano spesso ricevitori sferici (ad esempio, sfere integratrici) per questo tipo di misurazioni.
Indice dei contenuti
In che modo la riflettanza e la trasmittanza sono importanti nella progettazione ottica?
Nel corso di un processo di progettazione ottica, l'accuratezza dei risultati di simulazione dipende spesso dalla definizione precisa delle proprietà ottiche (sia a livello di superficie che di volume). La geometria da sola non è sufficiente a determinare la distribuzione della luce. Sono le proprietà ottiche a determinare come cambiano l'energia e la direzione dei raggi. È importante conoscere con la massima precisione possibile le caratteristiche ottiche dei materiali. Il modo migliore per ottenere caratteristiche precise consiste nel misurare direttamente l'interazione della luce con il materiale ed esportare i risultati in un software ottico.
Disporre di misurazioni accurate influisce su:
- Progettisti ottici, che necessitano di proprietà ottiche precise per le simulazioni di ray tracing
- Il reparto Ricerca e Sviluppo, che deve progettare il materiale adeguato con determinate proprietà ottiche
- Il controllo qualità nel processo di produzione, che deve essere gestito in modo impeccabile
Soluzioni di misurazione ottica:
- Diffusione ottica angolare con la funzione di distribuzione bidirezionale della diffusione (BSDF)
- Diffusione integrata totale (TIS) che influenza la propagazione della luce
- Riflettanza, trasmittanza, rapporto di assorbimento
Come si ottengono le misurazioni della riflettanza e della trasmittanza?
Misurazione diretta della riflettanza e della trasmittanza
La misurazione della riflettanza (trasmittanza) consiste nell'integrazione di tutto il segnale riflesso (trasmesso) (diffusione + speculare) in un emisfero: la luce riflessa (trasmessa) dal campione viene integrata in un emisfero riflettente e quindi normalizzata in base alla potenza totale riflessa (trasmessa) del fascio incidente.
In pratica, per misurare la riflettanza, il campione viene posizionato sull'apertura di uscita di una sfera integratrice e illuminato da una sorgente laser. Successivamente, viene misurata l'intensità della luce riflessa da uno Spectralon lambertiano. Conoscendo la riflettanza di riferimento calibrata, si calcola la riflettanza del campione.
Per misurare la trasmittanza, il campione viene posizionato all'imboccatura di una sfera integratrice. Successivamente, viene misurata l'intensità della luce incidente che viene trasmessa quando l'imboccatura della sfera è libera. Da questi dati si calcola la trasmittanza del campione.
Riflettanza e trasmittanza dal modello BSDF
La riflettanza e la trasmittanza possono essere calcolate direttamente dalle misurazioni del BSDF. Esiste infatti una correlazione diretta tra il BSDF e la riflettanza o la trasmittanza.
Figura 1. A ) La riflettanza può essere calcolata a partire dal BRDF con questa formula; B) Il BRDF è il BSDF misurato nello spazio riflesso.
Figura 2. Il BTDF è il BSDF misurato nello spazio di trasmissione. Con θd e φd rispettivamente l'angolo di diffusione e l'angolo azimutale del rivelatore. θi e φi rispettivamente l'angolo di diffusione e l'angolo azimutale della sorgente.
La precisione del calcolo della riflettanza o della trasmittanza dipende dalla precisione del modello BSDF e dalla sua campionatura.
Maggiore è la risoluzione, più accurata sarà la valutazione della riflettanza o della trasmittanza.
Quali soluzioni offre Keysight?
Soluzioni per misurare direttamente la riflettanza:
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Nel nostro laboratorio di misurazione effettuiamo misurazioni di riflettanza e trasmittanza a diversi angoli di incidenza e con un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Effettuiamo inoltre misurazioni di riflettanza spettrale. La configurazione è la stessa di quella illustrata nella sezione precedente.
Misurazione della BSDF ai fini del calcolo della riflettanza o della trasmittanza
Tutti questi dispositivi sono in grado di misurare il BSDF per estrarre o calcolare la riflettanza o la trasmittanza sulla base di tali misurazioni. La precisione dipende dalla risoluzione delle misurazioni.
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