乳白光學(xué)玻璃,又稱乳濁玻璃或漫射玻璃,是一種具有高漫透射率、低直射率的特殊功能型光學(xué)材料。其外觀呈均勻的乳白色或半透明狀,不透明但能高效透過光線,并將入射光進(jìn)行高度均勻的漫散射,形成接近理想朗伯體(Lambertian surface)的輻射特性。正是由于這一獨(dú)特性能,乳白光學(xué)玻璃被廣泛應(yīng)用于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域,并因此獲得了另一個(gè)重要名稱——余弦校正片(Cosine Corrector)。
一、基本原理與光學(xué)特性
乳白玻璃之所以呈現(xiàn)乳白色并具備強(qiáng)散射能力,是因?yàn)樵诓AЩw(通常為硅酸鹽或磷酸鹽玻璃)中添加了特定的微晶散射相,如氟化鎂(MgF₂)、氟化鈣(CaF₂)、磷酸鹽微晶或氧化物乳濁劑。這些微小顆粒的尺寸與可見光波長(zhǎng)相當(dāng),在玻璃內(nèi)部形成大量光散射中心,使光線在穿過時(shí)發(fā)生多次散射,從而破壞原有的傳播方向,實(shí)現(xiàn)空間上的均勻化輸出。
其核心光學(xué)特性包括:
高漫透射率:在可見光波段(400–700 nm)具有較高的總透射率(可達(dá)60%–85%,依厚度和配方而異),但幾乎無直射成分。 優(yōu)異的余弦響應(yīng)特性:這是其被稱為“余弦校正片”的根本原因。理想的光輻射探測(cè)器應(yīng)遵循“余弦定律”,即接收到的光信號(hào)與入射角的余弦成正比(I = I₀·cosθ)。然而,普通探測(cè)器窗口在大角度入射時(shí)響應(yīng)偏低,導(dǎo)致測(cè)量誤差。乳白玻璃作為前置漫射器,能將任意角度入射的平行光轉(zhuǎn)化為均勻的漫射光,使探測(cè)器接收到的光強(qiáng)真實(shí)反映入射輻照度,極大提升測(cè)量精度。 寬光譜透過性:可設(shè)計(jì)用于紫外、可見或近紅外波段,滿足不同儀器需求。 良好的均勻性與穩(wěn)定性:表面平整、內(nèi)部乳濁分布均勻,長(zhǎng)期使用不易老化、變黃或脫層。二、主要應(yīng)用領(lǐng)域
光照度與輻照度計(jì)
在照度計(jì)、紫外輻射計(jì)、太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備前端安裝乳白玻璃作為感光窗口,確保儀器對(duì)來自不同角度的光線具有準(zhǔn)確的響應(yīng),廣泛應(yīng)用于建筑采光設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)光照管理、氣象觀測(cè)和光伏系統(tǒng)評(píng)估。
光譜輻射測(cè)量系統(tǒng)
在積分球出口、光譜儀入射口或基準(zhǔn)光源輸出端使用乳白玻璃,可提供均勻的面光源,消除方向性偏差,提高光譜數(shù)據(jù)的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
太陽(yáng)能模擬器與日光老化測(cè)試設(shè)備
用于勻光系統(tǒng),模擬自然陽(yáng)光的漫射特性,確保被測(cè)樣品(如光伏組件、涂料、塑料)受到均勻輻照,符合IEC、ASTM等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。
顯示與背光檢測(cè)
在LCD、OLED等平板顯示器的光學(xué)性能測(cè)試中,乳白玻璃可用于構(gòu)建均勻光源或作為標(biāo)準(zhǔn)漫射板,用于測(cè)量亮度、色度、對(duì)比度等參數(shù)。
激光能量測(cè)量與光束整形
對(duì)高斯分布的激光束進(jìn)行空間整形,將其轉(zhuǎn)化為頂部平坦(flat-top)的均勻光斑,用于材料加工、醫(yī)療激光或科研實(shí)驗(yàn)。
植物生長(zhǎng)燈與健康照明評(píng)估
在農(nóng)業(yè)照明檢測(cè)中,乳白玻璃幫助準(zhǔn)確測(cè)量燈具的PPFD(光合光子通量密度),確保植物光照數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。