Šviesos srauto atspindys, lūžis ir sugertis

Šviesos srautą, patenkantį į akis dėl regėjimo veiklos, iš dalies sukuria pirminiai šviesos šaltiniai ir didesniu mastu jais apšviesti paviršiai, kurie tampa antriniais šviesos šaltiniais. Abiem atvejais pirminių šviesos šaltinių sukuriamas šviesos srautas perskirstomas per atspindį, lūžį ir sugertį – paviršius, į kuriuos šis srautas nukreipiamas.

Šviesos atspindys – tai šviesos bangos sugrįžimas, kai ji patenka į sąsają tarp dviejų terpių su skirtingais lūžio rodikliais „atgal“ į pirmąją terpę.

Šviesos lūžis - reiškinys, susidedantis iš šviesos bangos sklidimo krypties pasikeitimo pereinant iš vienos terpės į kitą, kuri skiriasi šviesos lūžio rodikliu.

Šviesos sugertis – šviesos, praeinančios per terpę, intensyvumo sumažėjimas dėl jos sąveikos su terpės dalelėmis. Jį lydi medžiagos kaitinimas, atomų ar molekulių jonizavimas ar sužadinimas, fotocheminiai procesai ir kt.Medžiagos sugertą energiją gali visiškai arba iš dalies pakartotinai išspinduliuoti medžiaga skirtingu dažniu.

Šviesos srauto perskirstymą gali lemti poreikis kontroliuoti šviesos srautą tam tikrose erdvės srityse (apšviesti objektus, kuriuos reikia išskirti) arba poreikis sumažinti regėjimo lauko ryškumą – kai apšvietimo įtaisai – arba atsiranda dėl apšviestų paviršių optinių savybių.

Šviesos srautas F, į bet kurio fizinio objekto paviršių krentantis spindulys (kritęs šviesos srautas), yra padalintas į du arba tris komponentus:

• viena dalis visada grįžta kaip atspindys, sudarydama atspindintį srautą Φρ;

• viena dalis visada absorbuojama (sugertas srautas Fα, dėl kurio padidėja kūno temperatūra;

• kai kuriais atvejais dalis šviesos srauto grąžinama refrakcija (lūžio srautas Фτ).

Supažindinkime su atspindžio koeficiento p, sugerties koeficiento α ir lūžio rodiklio t sampratomis:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Tarp atitinkamų koeficientų, apibūdinančių apšviestų paviršių optines savybes, yra lygybė:

ρ + α + τ = 1

Šviesos lūžimą lydi atspindžio reiškinys. Koks vyksta šviesos srauto atspindys ir lūžis, priklauso nuo paviršiaus ar kūno savybių ir didele dalimi nuo paviršiaus ar kūno struktūros (apdorojimo).

Vizualus atspindys / lūžis, apibūdinamas kritimo ir atspindžio / lūžio kampų lygybe ir erdviniais kampais, į kuriuos patenka krintantis ir atspindėtas / lūžęs šviesos srautas.Lygiagretus šviesos spindulys, krintantis ant paviršiaus, atsispindi ir lūžta, kad susidarytų lygiagretus šviesos spindulys.

Vizualinis atspindys atsiranda, pavyzdžiui, kai metalas purškia (Al, Ag) paviršius arba metalo poliruotas paviršius (Al poliruotas ir chemiškai oksiduotas), o veidrodinis lūžis atsiranda naudojant įprastą stiklą arba kai kurias organinio stiklo rūšis.

Kompleksinis atspindys / lūžis, pasižymintis tuo, kad šviesos srautas dalinai atsispindi / lūžta pagal atspindžio atspindžio / lūžio dėsnius ir iš dalies pagal difuzinio atspindžio / lūžio dėsnius. Kompleksinį (jungtinį) atspindį atlieka keraminis emalis, ir kompleksinė (jungtinė) refrakcija – iš matinio stiklo ir kai kurių rūšių organinio stiklo.

Visiškai difuzinis atspindys / lūžis yra atspindys / lūžis, kai atspindintis / laužantis paviršius turi vienodą ryškumą visomis kryptimis, nepriklausomai nuo krintančios šviesos pluošto krypties. Visiškai išsklaidyto paviršiaus savybes turi baltais dažais padengti paviršiai, taip pat medžiagos, turinčios vidinę nehomogeninę struktūrą, kurioje daug atspindžių ir lūžių kūno viduje (pieno stiklas).

Difuzinis atspindys / lūžis, kuriam būdingas atspindėtos / lūžusios šviesos srauto erdvės kampo padidėjimas, palyginti su krintančiojo erdvinio kampu. Lygiagretus šviesos spindulys, krintantis ant paviršiaus, yra išsklaidytas erdvėje daugiausia viena kryptimi.

Kaip ir šviesos šaltinio fotometrinė kreivė, atspindintis arba lūžtantis paviršiaus elementas yra susijęs šviesos intensyvumo arba ryškumo vertė… Difuzinio atspindžio pavyzdys gali būti metaliniai matiniai paviršiai, o difuzinė refrakcija gali būti išgaunama naudojant matinį stiklą arba organinius polimerus (polimetilmetakrilatą).

Viena iš ašį spinduliuojančio paviršiaus charakteristikų yra šviesumo koeficientas β, nustatytas tai pačiai apšvietimo vertei, kaip santykis tarp atspindinčio/praleidžiančio paviršiaus šviesumo tam tikra kryptimi ir šviesumo Ldif, kurį jis turėtų esant visiškas difuzinis atspindys / perdavimas, identiškas paviršiui, o atspindžio koeficientas lygus vienetui:

β = L / Ldif =πL /E

Kai kurių medžiagų koeficientų ρ ir τ reikšmė:

Medžiaga Atspindžio koeficientas ρ Pralaidumas τ Su išsklaidytu šviesos atspindžiu Magnio karbonatas 0,92 — Magnio oksidas 0,91 — Kreida, gipsas 0,85 — Porcelianinis emalis (baltas) 0,8 — Baltas popierius (vatmano popierius) 0,76 — Balti lipnūs dažai (išbalintas paviršius 6 —rusva) metalai 0,15 — Akmens anglis 0,08 — Nitro emalis baltas 0,7 — Išsklaidytas šviesos pralaidumas Tylus stiklas (storis 2,3 mm) 0,5 0,35 Įmontuotas tylus stiklas (2,3 mm) 0,30 0,55 Bio stiklas baltas (2-3 mm) 0,35 0,5 mm Opalinis stiklas 0,35 0,2 mm 0,7 Šviečiantis popierius, gelsvas su raštu 0 ,35 0,4 Su kryptiniu išsklaidytu šviesos atspindžiu Išgraviruotas aliuminis 0,62 — Pusiau matinis Alzako aliuminis 0,72 — Aliuminio dažai ant nitro lako 0,55 — Nepoliruotas nikelis 0,5 — Nepoliruotas žalvaris, šviečiantis difuzinis 0,45 stiklas (2,3 mm) 0,08 0,8 Mechaninis satininis stiklas (2 mm) 0,14 0,7 Plonas pergamentas (baltas) 0,4 0,4 ​​Šilko baltas 0,3 0, 45 Kryptinis atspindys (veidrodis) Šviežiai poliruotas sidabras 0,92 — Sidabruotas aliuminis (veidrodis) ) 0,8 — chromuotas poliruotas 0,62 — poliruotas plienas 0,5 — poliruotas žalvaris 0,6 —Lakštinis metalas 0,55 – Kryptinis šviesos pralaidumas Skaidrus stiklas (2 mm) 0,08 0,89 Organinis stiklas (2 mm) 0,10 0,85

Medžiagos atspindinčiosioms savybėms apibūdinti nepakanka žinoti apie atspindėjimą. Atsižvelgiant į tai, kad daugelis medžiagų turi selektyvias atspindinčias savybes, kurios daugiausia atspindi tam tikrus krintančios šviesos srauto spektro bangos ilgius, pagal kuriuos atspindintis paviršius suvokiamas kaip tam tikros spalvos.

Kiekvienos medžiagos atspindžio charakteristikos pateikiamos atspindžio kreivių pavidalu (atspindėjimas procentais, priklausomai nuo bangos ilgio), o atspindžio koeficientas nurodomas tam tikrai krintančios šviesos srauto kompozicijai.