Gaismas plūsmas atstarošana, laušana un absorbcija

Vizuālās aktivitātes rezultātā acīs nonākošo gaismas plūsmu daļēji rada primārie gaismas avoti un lielākā mērā ar tiem izgaismotas virsmas, kas kļūst par sekundāriem gaismas avotiem. Abos gadījumos primāro gaismas avotu radītā gaismas plūsma tiek pārdalīta, izmantojot atstarošanu, refrakciju un absorbciju, virsmas, uz kurām šī plūsma ir vērsta.

Gaismas atstarošana — gaismas viļņa atgriešanās, kad tas nokrīt uz saskarnes starp diviem nesējiem ar dažādiem refrakcijas rādītājiem "atpakaļ" pirmajā vidē.

Gaismas laušana - parādība, kas sastāv no gaismas viļņa izplatīšanās virziena izmaiņām, pārejot no vienas vides uz otru, kas atšķiras ar gaismas laušanas koeficientu.

Gaismas absorbcija ir gaismas intensitātes samazināšanās, kas iet caur vidi, pateicoties tās mijiedarbībai ar vides daļiņām. To pavada vielas karsēšana, atomu vai molekulu jonizācija vai ierosināšana, fotoķīmiskie procesi utt.Viela absorbēto enerģiju var pilnībā vai daļēji atkārtoti izstarot ar citu frekvenci.

Gaismas plūsmas pārdali var noteikt nepieciešamība kontrolēt gaismas plūsmu noteiktos telpas apgabalos (lai izgaismotu objektus, kas jāatšķir) vai nepieciešamība samazināt redzes lauka spilgtumu — ja apgaismes ierīces — vai rodas apgaismoto virsmu optisko īpašību dēļ.

Gaismas plūsma F, starojums, kas krīt uz jebkura fiziska objekta virsmu (krītošā gaismas plūsma), ir sadalīts divās vai trīs komponentēs:

• viena daļa vienmēr atgriežas kā atspulgs, veidojot atstarojošu plūsmu Φρ;

• viena daļa vienmēr tiek absorbēta (absorbētā plūsma Fα, kas izraisa ķermeņa temperatūras paaugstināšanos;

• dažos gadījumos daļa gaismas plūsmas tiek atgriezta ar refrakciju (refrakcijas plūsma Фτ).

Ieviesīsim atstarošanas koeficienta p, absorbcijas koeficienta α un laušanas koeficienta t jēdzienu:

ρ = Φρ/F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/F,

Pastāv vienlīdzība starp atbilstošajiem koeficientiem, kas raksturo apgaismoto virsmu optiskās īpašības:

ρ + α + τ = 1

Gaismas laušanu pavada atstarošanas fenomens. Tas, kāda veida gaismas plūsmas atstarošana un laušana notiek, ir atkarīgs no virsmas vai ķermeņa īpašībām un lielā mērā no virsmas vai ķermeņa struktūras (apstrādes).

Vizuālā atstarošanās/refrakcija, ko raksturo krišanas un atstarošanas/refrakcijas leņķu vienādība un telpiskie leņķi, kuros krīt krītošā un atstarotā/lauztā gaismas plūsma.Paralēls gaismas stars, kas krīt uz virsmas, tiek atspoguļots un laužas, veidojot paralēlu gaismas staru.

Vizuāla atstarošanās notiek, piemēram, kad metāla izsmidzināšanas (Al, Ag) virsmas vai metāla pulētas virsmas (Al pulētas un ķīmiski oksidētas), un spožu refrakcija notiek ar parasto stiklu vai dažiem organiskā stikla veidiem.

Kompleksā atstarošana / laušana, ko raksturo fakts, ka gaismas plūsma tiek daļēji atstarota / lauzta saskaņā ar atstarošanas / refrakcijas likumiem un daļēji saskaņā ar difūzās atstarošanas / laušanas likumiem. Komplekso (locītavu) atstarošanu veic keramikas emalja, un kompleksā (locītavu) refrakcija — no matēta stikla un dažiem organiskā stikla veidiem.

Pilnīgi izkliedēta atstarošana / refrakcija ir atstarošana / refrakcija, kurā atstarojošajai / laušanas virsmai ir vienāds spilgtums visos virzienos neatkarīgi no krītošā gaismas stara virziena. Pilnīgi difūzas virsmas īpašības piemīt virsmām, kas klātas ar baltu krāsu, kā arī materiāliem ar iekšēju neviendabīgu struktūru, kuros ķermeņa iekšienē ir daudz atspīdumu un refrakciju (piena stikls).

Difūzā atstarošana/refrakcija, ko raksturo atstarotās/lūstas gaismas plūsmas telpiskā leņķa palielināšanās salīdzinājumā ar krītošo telpisko leņķi. Paralēls gaismas stars, kas krīt uz virsmas, ir izkliedēts telpā galvenokārt vienā virzienā.

Tāpat kā gaismas avota fotometriskā līkne, atstarojošais vai laužošais virsmas elements ir saistīts gaismas intensitātes vai spilgtuma vērtība… Izkliedētās atstarošanas piemērs var būt metāliskas matētas virsmas, un difūzo refrakciju var iegūt, izmantojot matētu stiklu vai organiskos polimērus (polimetilmetakrilātu).

Viens no asi izstarojošās virsmas raksturlielumiem ir spilgtuma koeficients β, kas noteikts tādai pašai apgaismojuma vērtībai kā attiecība starp atstarojošās/caurlaidīgās virsmas spilgtumu noteiktā virzienā un spilgtumu Ldif, kas tai būtu gadījumā pilnīga izkliedēta atstarošana/transmisija, identiska virsmai, ar atstarošanas koeficientu, kas vienāds ar vienotību:

β = L / Ldif =πL /E

Koeficientu ρ un τ vērtība dažiem materiāliem:

Materiāls Atstarojuma koeficients ρ Caurlaidība τ Ar izkliedētu gaismas atstarošanu Magnija karbonāts 0,92 — Magnija oksīds 0,91 — Krīts, ģipsis 0,85 — Porcelāna emalja (balts) 0,8 — Balts papīrs (Whatman papīrs) 0,76 — Balta lipīga krāsa (balta virsma 6 — rūsa0. metāli 0,15 — Akmeņogles 0,08 — Nitro emalja balta 0,7 — Izkliedēta gaismas caurlaidība Klusais stikls (biezums 2,3 mm) 0,5 0,35 Uzstādīts klusais stikls (2,3 mm) 0,30 0,55 Bio stikls balts (2-3 mm) 0,35 0,5 mm Opāls stikls (0,2 mm) 0,7 Gaismas papīrs, dzeltenīgs ar rakstu 0 ,35 0,4 Ar virziena izkliedētu gaismas atstarošanos Kodināts alumīnijs 0,62 — Pusmatēts Alzaka alumīnijs 0,72 — Alumīnija krāsa virs nitro lakas 0,55 — Nepulēts niķelis 0,5 — Nepulēts misiņš, gaismots, difūzs 0,45 stikls (2,3 mm) 0,08 0,8 Mehāniskais satīna stikls (2 mm) 0,14 0,7 Plāns pergaments (balts) 0,4 0,4 ​​Zīda balts 0,3 0, 45 Virzītais atspīdums (spogulis) Svaigi pulēts sudrabs 0,92 — Apsudrabots alumīnijs (spogulis) — Alz.85 ) 0,8 — hromēts pulēts 0,62 — pulēts tērauds 0,5 — pulēts misiņš 0,6 —Metāls

Materiāla atstarojošās īpašības ir nepietiekamas, lai aprakstītu atstarojošo spēju. Ņemot vērā, ka daudziem materiāliem ir selektīvas atstarojošas īpašības, kas galvenokārt atspoguļo noteiktus krītošās gaismas plūsmas spektra viļņu garumus, saskaņā ar kuriem atstarojošā virsma tiek uztverta kā noteikta krāsa.

Katra materiāla atstarojošās īpašības ir norādītas atstarošanas līkņu veidā (atstarošanās procentos, atkarībā no viļņa garuma), un atstarošanās spēja ir norādīta konkrētam krītošās gaismas plūsmas sastāvam.