<del id="0ocqw"></del>

<strike id="0ocqw"></strike>

解讀激光束的反射和吸收的原理

如果被加工表面反射過(guò)多的光能，則吸收的能量減少，工作效率降低，并且反射光可能對(duì)光學(xué)系統(tǒng)造成損害。因此激光束的反射和吸收與激光加工密切相關(guān)。

吸收和反射的值與以下關(guān)系相關(guān)：

反射率 =1- 吸收率（對(duì)于不透明材料）或

反射率 =1- 吸收率 - 透射率（對(duì)于透明材料）

光在介質(zhì)中的傳輸

從空氣到不透明的完美平坦干凈金屬表面的法線(xiàn)入射角的反射系數(shù) R 可以使用以下公式計(jì)算：

R=[(1-n) 2 +k 2 ]/[(1+n) 2 +k 2 ]

不透明金屬表面的吸收率A為：

A=1–R=4n/[(n+1) 2 +k 2 ]

其中n是材料的折射系數(shù)，k是材料的消光系數(shù)。這兩個(gè)值都可以在手冊(cè)中查找。我們?cè)谙卤碇辛谐隽艘恍┲怠Ｕ?qǐng)記住，這些光學(xué)特性是輻射波長(zhǎng)的函數(shù)，并隨溫度而變化。

接下來(lái)我們研究影響反射率和吸收率的因素。

波長(zhǎng)：波長(zhǎng)越短，光子的能量越高。波長(zhǎng)較短的光子比波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子更容易被材料吸收。因此，R 通常隨著波長(zhǎng)變短而減小，而當(dāng)光子能量增加時(shí)吸收增加。

溫度：隨著溫度升高，聲子數(shù)量將會(huì)增加。電子更有可能與結(jié)構(gòu)相互作用，而不是與入射光子相互作用。因此，隨著溫度的升高，反射率下降，吸收率增加。

入射角和偏振面：反射率隨入射角和偏振面而變化。如果偏振面位于入射面，則該光線(xiàn)稱(chēng)為平行光線(xiàn)（“p”光線(xiàn)）；如果偏振面垂直于入射面，則該射線(xiàn)稱(chēng)為“s”射線(xiàn)。“p”射線(xiàn)和“s”射線(xiàn)的完美平面的反射率系數(shù)為：

R p =[(n-1/cos f ) 2 +k 2 ]/[(n+1/cos f ) 2 +k 2 ]

R s =[(n-cos f ) 2 +k 2 ]/[(n+cos f ) 2 +k 2 ]

其中f是入射角，n是折射系數(shù)，k是材料消光系數(shù)。我們看到這里p射線(xiàn)和s射線(xiàn)的反射率是不同的，p射線(xiàn)比s射線(xiàn)更容易被材料吸收。

例：利用表中的數(shù)據(jù)，求出Nd:YAG激光束輻射在Al表面上的s射線(xiàn)和p射線(xiàn)反射和吸收，入射角為60度。

解：對(duì)于鋁，k=8.5，n=1.75，

R s =[(n-cos f ) 2 +k 2 ]/[(n+cos f ) 2 +k 2 ]=[(1.75-cos60)^2+8.5^2]/[(1.75+cos60)^2+8.5^2]=73.8125/77.3125=0.955=95.5%

s 射線(xiàn)吸收率 =1-Rs=4.5%

R p =[(n-1/cos f ) 2 +k 2 ]/[(n+1/cos f ) 2 +k 2 ]=[(1.75-1/cos60)^2+8.5^2]/[(1.75+1/cos60)^2+8.5^2]=72.3125/86.3125=83.8%

p 射線(xiàn)吸收 =1-Rp=16.2%