乳白光學玻璃,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。正是由于這一獨特性能,乳白光學玻璃被廣泛應用于光學測量領域,并因此獲得了另一個重要名稱——余弦校正片(Cosine Corrector)。
一、基本原理與光學特性
乳白玻璃之所以呈現乳白色并具備強散射能力,是因為在玻璃基體(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相當,在玻璃內部形成大量光散射中心,使光線在穿過時發生多次散射,從而破壞原有的傳播方向,實現空間上的均勻化輸出。
其核心光學特性包括:
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60%–85%,依厚度和配方而異),但幾乎無直射成分。 優異的余弦響應特性:這是其被稱為“余弦校正片”的根本原因。理想的光輻射探測器應遵循“余弦定律”,即接收到的光信號與入射角的余弦成正比(I = I₀·cosθ)。然而,普通探測器窗口在大角度入射時響應偏低,導致測量誤差。乳白玻璃作為前置漫射器,能將任意角度入射的平行光轉化為均勻的漫射光,使探測器接收到的光強真實反映入射輻照度,極大提升測量精度。 寬光譜透過性:可設計用于紫外、可見或近紅外波段,滿足不同儀器需求。 良好的均勻性與穩定性:表面平整、內部乳濁分布均勻,長期使用不易老化、變黃或脫層。二、主要應用領域
光照度與輻照度計
在照度計、紫外輻射計、太陽輻射監測儀等設備前端安裝乳白玻璃作為感光窗口,確保儀器對來自不同角度的光線具有準確的響應,廣泛應用于建筑采光設計、農業光照管理、氣象觀測和光伏系統評估。
光譜輻射測量系統
在積分球出口、光譜儀入射口或基準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,提高光譜數據的重復性和準確性。
太陽能模擬器與日光老化測試設備
用于勻光系統,模擬自然陽光的漫射特性,確保被測樣品(如光伏組件、涂料、塑料)受到均勻輻照,符合IEC、ASTM等國際標準要求。
顯示與背光檢測
在LCD、OLED等平板顯示器的光學性能測試中,乳白玻璃可用于構建均勻光源或作為標準漫射板,用于測量亮度、色度、對比度等參數。
激光能量測量與光束整形
對高斯分布的激光束進行空間整形,將其轉化為頂部平坦(flat-top)的均勻光斑,用于材料加工、醫療激光或科研實驗。
植物生長燈與健康照明評估
在農業照明檢測中,乳白玻璃幫助準確測量燈具的PPFD(光合光子通量密度),確保植物光照數據真實可靠。
