Исследование эффекта экранирования на индикатрису отражения световозвращающих покрытий с микросферами
Расчет индикатрисы рассеяния световозвращающих пленок с стеклянными микросферами. Исследование эффекта экранирования микросфер в покрытии, двукратное уменьшение эффективности отражения. Анализ структуры и разработка оптико-физической модели покрытия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.12.2018 |
| Размер файла | 341,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Исследование эффекта экранирования на индикатрису отражения световозвращающих покрытий с микросферами
Ю. А. Пряхин
В лучевом приближении рассчитана индикатриса рассеяния (ИР) световозвращающих пленок с стеклянными микросферами. Рассмотрен эффект экранирования микросфер в покрытии, при этом найдено двукратное уменьшение эффективности отражения. На основе модельных образцов экспериментально измерены зависимость максимумов ИР при различных углах падения и различной плотности упаковки микросфер.
Светоотражатели различного типа получили широкое распространение, прежде всего при организации дорожного движения в качестве покрытий элементов дорожной разметки, дорожных знаков, номеров транспортных средств. Новым типом световозвращателей являются многослойные покрытия, в которых распределены по поверхности диэлектрические (стеклянные) шарики диаметром 20 -- 200 мкм. Основным элементом такого световозвращателя, определяющего его оптические свойства, является микросферическая линза. Лучи света, проходя через сферу, испытывают многократные отражения на её поверхности и выходят в разных направлениях, в т.ч. в обратном направлении по отношению к падающему пучку. индикатриса микросфера покрытие
Проведен анализ структуры и разработана оптико- физическая модель покрытия/1/. В приближении трехкратного отражения рассчитана индикатриса рассеяния (ИР) сферы. Алгоритм расчета состоял в определении интенсивностей и направления распространения в передней полусфере падающих на сферу параллельных лучей, испытывающих многократное отражение внутри сферы. Расчет производился по формулам Френеля. В результате расчета рассчитывалась индикатриса отражения шара -- зависимость интенсивности рассеянного луча от угла относительно направления падающих лучей. Алгоритм был реализован в математическом пакете MathCad. При некотором соотношении показателей преломления шарика и окружающей среды угол выхода выходящих лучей в зависимости от угла падения сначала увеличивается, достигает максимума, затем уменьшается. Этот максимум и определяет полуширину ИР. Полуширина ИР увеличивается, если разность показателей преломления шарика и окружающей среды уменьшается. Выравнивание индикатрисы обусловлено тем, что в распределении интенсивности отраженного пучка с краю индикатрисы дают вклад выходящие пучки, которые откланяются к оси падающего пучка. Индикатриса состоит из двух частей -- пучка, отраженного от передней поверхности шара и отраженного от внутренней поверхности шара, она имеет вид конуса (рис.1).
Рассмотрена концепция экранирования шариков в структуре покрытия. Найдено, что при затенении шарика из отраженного пучка исключается двойная, примерно, по площади область сечения пучка, что дополнительно ограничивает диапазон рабочих углов покрытия. Спецификой сферических отражателей является то, что при затемнении падающего пучка в отраженном пропадает не только затемнная часть шара, но и симметричная часть пучка. Рассчитанная ИР приведена на рис. 1.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Измеренная индикатриса имеет аналогичный вид. Для экспериментального исследования ИР была собрана лабораторная установка, которая включала источник излучения(лазерный диод,…) расширитель лазерного пучка, светоделитель (50%), электромеханический модулятор, поворотный столик с отсчетной угловой шкалой. На столик могла устанавливаться штанга с закрепленном на ней лазерном диодом. Сигнал фотодиода регистрировался широкополосным усилителем У2-8. При исследовании зависимости максимальной величины индикатрисы световозвращения от угла падения фотоприемник устанавливался неподвижно поблизости от оси падающего пучка, а образец поворачивался на угломерном столике. Отсчет углов осуществлялся с шагом 2,5о. Размер фоточувствительной площадки фотоприемника был 5 мм, что соответствует плоским угла наблюдения (угловое разрешение системы) 0,32о, расстояние от приемника до образцов-500-800 мм., длина волны излучения ЛД . Исследование светоотражения покрытий с неплотной упаковкой шариков проводилось на основе модели светоотражающего покрытия. Стеклянные шарики диаметром 10 мм закреплялись на черной подложке, образуя плотные ряды, расположенные на расстоянии 5-11мм между рядами. Диаметр шариков 10мм. Указанное расстояние соответствует углам затенения около 5 , 45 и 65-и градусов относительно нормали к поверхности подложки. Фотоприемник устанавливались неподвижно в направлении оси падающего пучка. Образцы закреплялись на поворотном столике, изменялся угол поворота и измерялся сигнал фотодиода, соответствующий максимуму ИР.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
На рисунках 2-4 приведены измеренные зависимости от угла падения максимума ИР для 3-х типов образцов. На рисунке 2 это зависимость максимума индикатрисы отражения для образца с плотной упаковкой шариков, на рисунке 3 для образца с расстоянием между рядами шариков 5 мм, а на рисунке 4 с расстоянием 11 мм. Угловая полуширина изменения максимума ИР увеличивается при увеличении расстояния между рядами шариков:для случая рис.1 составляет 25 град, для случая рис 3-32град. При этом ее максимальная величина уменьшается. Таким образом необходимо находить компромисс между рабочим углом отражения покрытия и величиной коэффициента отражения. Для анализа модели светоотражения на основе лучевого приближения экспериментально исследовалась дифракция на слое микросфер d=0,2 мм в дальней зоне. Была собрана установка в которой слой шариков располагался на черной бархатной подложке, для исключения паразитных отражений. Пучок света от лазерного диода проходил через светоделительная, расположенный под , далее падал на наклонное зеркало, под которым на столике располагались шарики насыпанные в один слой. Дифрагированный отраженный пучок возвращался через это зеркало, светоделительная и падал на экран, расположенный на расстояние 3-х метров.
Размер рамки рисунка составлял 70 мм (рис5).
Рис 5
Литература
Беляков Ю.М.,Зверев Э.В.,Галимов Э.Р.,Тукбаев Э.Е. Оптическая модель световозвращателей с микросферическими отражателями Извест. ВУЗов, проблемы энергетики, №5-6, 2007г. стр.129-133
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование методами комбинационного рассеяния света ультрананокристаллических алмазных пленок. Влияние мощности лазерного излучения на информативность спектров. Перспективность UNCD пленок как нового наноматериала для применения в электронике.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2014Характеристика пьезоэлектрического эффекта. Изучение кристаллической структуры эффекта: модельное рассмотрение, деформации кристаллов. Физический механизм обратного пьезоэлектрического эффекта. Свойства пьезоэлектрических кристаллов. Применение эффекта.
курсовая работа [718,8 K], добавлен 09.12.2010Идея метода волнового обтекания. Исследование рассеяния плоской электромагнитной волны о металлический цилиндр. Разработка искусственной структуры на основе двухвитковых спиралей для реализации возможности огибания цилиндрических объектов СВЧ волнами.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 28.05.2013Принцип получения отражения с помощью зеркала. Формула расчёта коэффициента отражения многослойного покрытия зеркала. Способ рефлексометрических измерений, его сущность и недостатки. Применение метода кругового сличения, использование рефлектометра.
презентация [483,0 K], добавлен 28.12.2015Понятие и общая характеристика фотоупругого эффекта и его применение для получения картины распределения напряжения. Основные методы измерения физических величин: параметров светового излучения, давления и ускорения с помощью фотоупругого эффекта.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.12.2010Обнаружение магнитоупругого эффекта при воздействии на феррит акустической волны при отсутствии и наличии внешнего постоянного магнитного поля. Исследование изменения магнитоупругого эффекта при изменении величины напряженности внешнего магнитного поля.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 14.12.2015Расчет оптических постоянных на основе экспериментальной зависимости коэффициента отражения. Формулы Френеля, полное внешнее отражение. Схематическое устройство оптического канала. Спектр поглощения корунда, а также сплошность изученных тонких пленок.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 22.12.2012Схемы токов утечки, емкостной и индуктивной наводки помехи. Понятие магнитного "экранирования" и помех плохого заземления. Уменьшение влияния колебаний температуры на результаты измерения. Виды шумов: тепловой, дробовый, поверхностный и квантовый.
презентация [164,7 K], добавлен 02.08.2012Структурная схема эффекта Поккельса - изменения показателя преломления вещества под действием внешнего электрического поля. Характеристики ячеек Поккельса. Условия эксплуатации оптико-электронного трансформатора напряжения. Погрешность его измерения.
реферат [130,5 K], добавлен 19.05.2014Физические процессы, лежащие в основе электронной оже-спектроскопии (ЭОС). Механизмы ЭОС, область ее применения. Относительная вероятность проявления оже-эффекта. Глубина выхода оже-электронов. Анализ тонких пленок, преимущества ионного распыления.
реферат [755,3 K], добавлен 17.12.2013Результаты экспериментального исследования радиогеохимического эффекта. Описание и способы его регистрации. Примеры экспериментального обнаружения эффекта. Уравнение неразрывности. Закон Фика. Уравнение конвективной диффузии. Химический потенциал.
дипломная работа [820,6 K], добавлен 06.07.2008Понятие потенциометрического эффекта и его применение в технике. Эквивалентная схема потенциометрического устройства. Измерение физических величин на основе потенциометрического эффекта. Датчики, построенные на основании потенциометрического эффекта.
контрольная работа [674,6 K], добавлен 18.12.2010Угловые распределения интенсивностей квантов сформированного пучка в отсутствие рефлектора и с рефлектором, их анализ и оценка. Пики зеркального отражения в энергетических интервалах, перекрывающихся с граничными энергиями зеркального отражения.
статья [353,7 K], добавлен 22.06.2015Понятие и назначение магнитных экранов. Виды экранирования, определение его эффективности. Расчет параметров магнитного экрана с применением метода Фурье для интегрирования уравнения Лапласа. Подтверждение полученных результатов с помощью программы ELCUT.
курсовая работа [179,8 K], добавлен 17.06.2013Определение физических величин, явлений. Изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при начальных значениях давления и температуры. Сущность эффекта Джоуля-Томсона. Нахождение коэффициентов Ван-дер-Ваальса.
контрольная работа [231,7 K], добавлен 14.10.2014Особенности и принципы осуществления позисторного эффекта в сегнетоэлектриках. Модели Хейванга и Джонкера. Технология и основные этапы получения позисторов, сферы их практического применения, экспериментальные исследования соответствующего эффекта.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 21.12.2015Общая характеристика и сущность пьезорезонансного эффекта. Пьезорезонансные датчики и сенсоры. Способ регистрации ионизирующих излучений. Определение аммиака в воздухе. Погрешности, ограничивающие точность измерений на основе данного физического эффекта.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.03.2012Установление возможности наблюдения эффекта переноса ядерной намагниченности, используя имеющееся лабораторное оборудование. Изучение влияния параметров исследуемых образцов на отношение переноса намагниченности. Описание импульсной последовательности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 30.08.2012Зависимость от температуры величины теплового эффекта и изменения энтропии. Термодинамический анализ реакций. Оценка среднего значения теплового эффекта в интервале температур. Расчет количества фаз, независимых компонентов и числа степеней свободы.
контрольная работа [544,2 K], добавлен 02.02.2012Поворот плоскости поляризации света под действием магнитного поля. Характеристики оптических циркуляторов. Коэффициент отражения, использование эффекта Фарадея. Использование двулучепреломляющих элементов из кристалла рутила в качестве поляризаторов.
доклад [417,8 K], добавлен 13.07.2014
