Valovirran heijastus, taittuminen ja absorptio

Visuaalisen toiminnan seurauksena silmiin tuleva valovirta syntyy osittain ensisijaisista valonlähteistä ja suuremmassa määrin niiden valaisemista pinnoista, joista tulee toissijaisia ​​valonlähteitä. Molemmissa tapauksissa ensisijaisten valonlähteiden tuottama valovirta jakautuu uudelleen heijastuksen, taittumisen ja absorption kautta, pinnoilla, joille tämä valo on suunnattu.

Valon heijastus — Tämä on valoaallon paluu, kun se putoaa kahden eri taitekertoimen omaavan aineen rajapinnalle "takaisin" ensimmäiseen väliaineeseen.

Valon taittuminen - ilmiö, joka koostuu valoaallon etenemissuunnan muutoksesta siirtyessään väliaineesta toiseen ja joka eroaa valon taitekertoimella.

Valon absorptio tarkoittaa väliaineen läpi kulkevan valon intensiteetin vähenemistä sen vuorovaikutuksen vuoksi väliaineen hiukkasten kanssa. Siihen liittyy aineen kuumennus, atomien tai molekyylien ionisaatio tai virittyminen, valokemialliset prosessit jne.Aineen absorboima energia voi säteillä kokonaan tai osittain uudelleen eri taajuudella.

Valovirran uudelleenjakautuminen voi johtua tarpeesta hallita valovirtaa tietyillä tilan alueilla (valaisemaan kohteita, jotka on erotettava) tai tarpeesta vähentää näkökentän kirkkautta – jos kyseessä on valaistuslaitteet — tai se johtuu valaistujen pintojen optisista ominaisuuksista.

Valovirta F, minkä tahansa fyysisen kohteen pinnalle tuleva säde (tuleva valovirta), jaetaan kahteen tai kolmeen osaan:

• yksi osa palaa aina heijastuksena muodostaen heijastavan vuon Φρ;

• yksi osa imeytyy aina (absorboitunut virtaus Fα johtaa kehon lämpötilan nousuun;

• joissakin tapauksissa osa valovirrasta palautetaan taittumalla (taitevirta Фτ).

Otetaan käyttöön heijastuskertoimen p, absorptiokertoimen α ja taitekertoimen t käsite:

ρ = Φρ/F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Valaistujen pintojen optisia ominaisuuksia kuvaavien vastaavien kertoimien välillä on yhtäläisyys:

ρ + α + τ = 1

Valon taittumiseen liittyy heijastusilmiö. Se, millainen valovirran heijastus ja taittuminen tapahtuu, riippuu pinnan tai kappaleen ominaisuuksista ja suurelta osin pinnan tai kappaleen rakenteesta (käsittelystä).

Visuaalinen heijastus / taittuminen, jolle on tunnusomaista tulo- ja heijastus- / taittumiskulmien yhtäläisyys ja avaruuskulmat, joihin tuleva ja heijastunut / taittunut valovirta putoavat.Pinnalle putoava yhdensuuntainen valonsäde heijastuu ja taittuu muodostaen yhdensuuntaisen valonsäteen.

Visuaalista heijastusta esiintyy esimerkiksi metalliruiskutettaessa (Al, Ag) pintoja tai metallikiillotettuja pintoja (Al-kiillotettu ja kemiallisesti hapetettu), ja peilitaittumista tapahtuu tavallisella lasilla tai tietyillä orgaanisilla lasityypeillä.

Kompleksinen heijastus / taittuminen, jolle on ominaista se, että valovirta heijastuu osittain / taittuu heijastusheijastuksen / taittuman lakien ja osittain hajaheijastuksen / taittuman lakien mukaisesti. Kompleksinen (liitos)heijastus suoritetaan keraamisella emalilla, ja monimutkainen (liitos) taittuminen - himmeästä lasista ja tietyistä orgaanisista lasityypeistä.

Täysin diffuusi heijastus / taittuminen on heijastusta / taittumista, jossa heijastava / taittava pinta on yhtä kirkas kaikkiin suuntiin riippumatta tulevan valonsäteen suunnasta. Täysin diffuusisen pinnan ominaisuudet omaavat valkoisella maalilla päällystetyt pinnat sekä materiaalit, joiden sisäinen epähomogeeninen rakenne on paljon heijastuksia ja taittumia rungon sisällä (maitolasi).

Diffuusi heijastus / taittuminen, jolle on tunnusomaista heijastuneen / taittuneen valovirran avaruuskulman kasvu verrattuna tulevaan avaruuskulmaan. Pinnalle putoava yhdensuuntainen valonsäde on hajallaan avaruudessa pääosin yhteen suuntaan.

Kuten valonlähteen fotometrinen käyrä, heijastava tai taittava pintaelementti liittyy toisiinsa valon voimakkuus tai kirkkausarvo… Esimerkki diffuusiheijastuksesta voi olla metalliset mattapinnat ja diffuusi refraktio voidaan saada käyttämällä matta lasia tai orgaanisia polymeerejä (polymetyylimetakrylaatti).

Yksi akselia emittoivan pinnan ominaisuuksista on kirkkaustekijä β, joka on määritetty samalle valaistusarvolle kuin heijastavan/läpäisevän pinnan tietyn suunnan kirkkauden ja kirkkauden Ldif välinen suhde, joka sillä olisi täydellinen diffuusi heijastus / läpäisy, identtinen pinnan kanssa, heijastuskertoimella, joka on yhtä suuri kuin yksikkö:

β = L / Ldif =πL /E

Joidenkin materiaalien kertoimien ρ ja τ arvo:

Materiaali Heijastuskerroin ρ Läpäisy τ Hajavaloheijastuksella Magnesiumkarbonaatti 0,92 — Magnesiumoksidi 0,91 — Liitu, kipsi 0,85 — Posliiniemali (valkoinen) 0,8 — Valkoinen paperi (Whatman-paperi) 0,76 — Valkoinen liimamaali (valkoinen pinta 6 —usrow) metallit 0,15 — kivihiili 0,08 — nitroemali valkoinen 0,7 — diffuusi valonläpäisy Hiljainen lasi (paksuus 2,3 mm) 0,5 0,35 Asennettu hiljainen lasi (2,3 mm) 0,30 0,55 Biolasi valkoinen (2-3 mm) 0,35 0,3 mm Opaalilasi 0,7 Valopaperi, kellertävä kuviollinen 0 ,35 0,4 Suuntaava valon heijastus Syövytetty alumiini 0,62 — puolihimmeä Alzak-alumiini 0,72 — Alumiinimaali nitrolakalla 0,55 — Kiillottamaton nikkeli 0,5 — Kiillottamaton messinki valonläpäisy 0,45 diffosoitu lasi (2,3 mm) 0,08 0,8 Mekaaninen satiinilasi (2 mm) 0,14 0,7 Ohut pergamentti (valkoinen) 0,4 0,4 ​​Silkinvalkoinen 0,3 0, 45 Suunnattu heijastus (peili) Tuore kiillotettu hopea 0,92 — Hopeoitu lasi (peili kiillotettu) ) 0,8 — kromi kiillotettu 0,62 — kiillotettu teräs 0,5 — kiillotettu messinki 0,6 —Pelti 0,55 — Valon suunnanläpäisy Kirkas lasi (2 mm) 0,08 0,89 Orgaaninen lasi (2 mm) 0,10 0,85

Heijastavuuden tunteminen ei riitä kuvaamaan materiaalin heijastavia ominaisuuksia. Ottaen huomioon, että monilla materiaaleilla on selektiivisiä heijastavia ominaisuuksia, jotka heijastavat pääasiassa tulevan valovirran spektrin tiettyjä aallonpituuksia, joiden mukaan heijastava pinta koetaan tietyn värisenä.

Kunkin materiaalin heijastusominaisuudet esitetään heijastuskäyrien muodossa (heijastuskyky prosentteina, riippuen aallonpituudesta) ja heijastuskyky ilmoitetaan tulevan valovirran tietylle koostumukselle.