Reflexia, refracția și absorbția fluxului luminos

Fluxul de lumină care intră în ochi ca urmare a activității vizuale este parțial creat de sursele de lumină primară și într-o măsură mai mare de suprafețele iluminate de acestea, care devin surse secundare de lumină. În ambele cazuri, are loc o redistribuire a fluxului luminos generat de sursele primare de lumină prin reflexie, refracție și absorbție, suprafețele către care este îndreptat acest flux.

Reflexia luminii — Aceasta este revenirea unei unde de lumină atunci când aceasta cade pe interfața dintre două medii cu indici diferiți de refracție „înapoi” în primul mediu.

Refracția luminii - un fenomen constând într-o schimbare a direcției de propagare a undei luminoase la trecerea de la un mediu la altul, care diferă în indicele de refracție a luminii.

Absorbția luminii este o reducere a intensității luminii care trece printr-un mediu datorită interacțiunii sale cu particulele mediului. Este însoțită de încălzirea unei substanțe, ionizarea sau excitarea atomilor sau moleculelor, procese fotochimice etc.Energia absorbită de materie poate fi reemisă total sau parțial de materie la o frecvență diferită.

Redistribuirea fluxului luminos poate fi dictată de necesitatea controlului fluxului luminos în anumite zone ale spațiului (pentru a ilumina obiecte care trebuie distinse) sau de necesitatea reducerii luminozității câmpului vizual — în cazul dispozitive de iluminat — sau apare datorită proprietăților optice ale suprafețelor iluminate.

Fluxul luminos F, o rază incidentă pe suprafața oricărui obiect fizic (fluxul luminos incident) este împărțită în două sau trei componente:

• o parte revine întotdeauna ca o reflexie, formând un flux reflectorizant Φρ;

• o parte este întotdeauna absorbită (fluxul absorbit Fα duce la o creștere a temperaturii corpului;

• în unele cazuri, o parte din fluxul luminos este returnat prin refracție (flux refractiv Фτ).

Să introducem conceptul de coeficient de reflexie p, coeficient de absorbție α și indice de refracție t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Există o egalitate între coeficienții corespunzători care caracterizează proprietățile optice ale suprafețelor iluminate:

ρ + α + τ = 1

Refracția luminii este însoțită de fenomenul de reflexie. Ce fel de reflexie și refracție a fluxului luminos are loc depinde de caracteristicile suprafeței sau corpului și în mare măsură de structura (tratamentul) suprafeței sau corpului.

Reflexie/refracție vizuală caracterizată prin egalitatea unghiurilor de incidență și reflexie/refracție și unghiuri solide în care se încadrează fluxul de lumină incident și reflectat/refractat.O rază paralelă de lumină care cade pe o suprafață este reflectată și refractată pentru a forma o rază paralelă de lumină.

Reflexia vizuală are loc, de exemplu, atunci când suprafețele de pulverizare metalică (Al, Ag) sau suprafețele metalice lustruite (Al lustruit și oxidat chimic), iar refracția speculară are loc cu sticla obișnuită sau unele tipuri de sticlă organică.

Reflexie/refracție complexă caracterizată prin faptul că fluxul luminos este parțial reflectat/refractat conform legilor reflexiei/refracției și parțial conform legilor reflexiei/refracției difuze.Reflexia complexă (articulată) se realizează prin smalț ceramic, și refracție complexă (articulată) - din sticlă mată și unele tipuri de sticlă organică.

Reflexia/refractia total difuza este reflexia/refractia in care suprafata reflectorizanta/refractatoare are luminozitate egala in toate directiile, indiferent de directia fasciculului de lumina incidenta. Proprietățile unei suprafețe complet difuze sunt posedate de suprafețe acoperite cu vopsea albă, precum și de materiale cu o structură internă neomogenă în care există multe reflexii și refracții în interiorul corpului (sticlă de lapte).

Reflexie difuză/refracție caracterizată printr-o creștere a unghiului solid al fluxului luminos reflectat/refractat în comparație cu unghiul solid incident. Un fascicul paralel de lumină care cade pe o suprafață este împrăștiat în spațiu în principal în jurul unei direcții.

La fel ca curba fotometrică a unei surse de lumină, un element de suprafață reflectorizant sau refractor este legat intensitatea luminii sau valoarea luminozității… Un exemplu de reflexie difuză poate fi suprafețele mate metalice, iar refracția difuză poate fi obținută folosind sticlă mată sau polimeri organici (metacrilat de polimetil).

Una dintre caracteristicile suprafeței emițătoare a axei este factorul de luminozitate β determinat pentru aceeași valoare de iluminare ca și raportul dintre luminozitatea într-o direcție dată a unei suprafețe reflectorizante/emițătoare și luminozitatea Ldif, pe care ar avea-o în cazul reflexie / transmisie difuză completă, identică cu suprafața, cu un factor de reflexie egal cu unitatea:

β = L / Ldif =πL /E

Valoarea coeficienților ρ și τ pentru unele materiale:

Material Coeficient de reflexie ρ Transmisie τ Cu reflexie difuză a luminii Carbonat de magneziu 0,92 — Oxid de magneziu 0,91 — Cretă, gips 0,85 — Smalț porțelan (alb) 0,8 — Hârtie albă (hârtie Whatman) 0,76 — Vopsea adezivă albă (văruită în alb) 0. metale 0,15 — Cărbune 0,08 — Smalț nitro alb 0,7 — Transmitere difuză a luminii Sticlă silentioasă (grosime 2,3 mm) 0,5 0,35 Sticlă silentioasă instalată (2,3 mm) 0,30 0,55 Sticlă bio albă (2-3 mm) 0,35 0,5 Sticlă opală (2,3 mm) 0,7 Hârtie luminoasă, gălbuie cu model 0,35 0,4 Cu reflexie difuză direcțională a luminii Aluminiu gravat 0,62 — Aluminiu Alzak semimat 0,72 — Vopsea din aluminiu peste lac nitro 0,55 — Nichel nelustruit 0,5 — Alamă nelustruită 0,45 — Transmitere difuză chimică la lumină 0,45 sticlă (2,3 mm) 0,08 0,8 Sticlă satinată mecanică (2 mm) 0,14 0,7 Pergament subțire (alb) 0,4 0,4 ​​Alb mătase 0,3 0, 45 Reflexie direcționată (oglindă) Argint proaspăt lustruit 0,92 — Sticlă argintie (oglindă) — Aluminiu aluminiu 0,85 poliat. ) 0,8 — Crom lustruit 0,62 — Oțel lustruit 0,5 — Alamă lustruită 0,6 —Tablă 0,55 — Transmiterea direcțională a luminii Sticlă transparentă (2 mm) 0,08 0,89 Sticlă organică (2 mm) 0,10 0,85

Cunoașterea reflectivității este insuficientă pentru a descrie proprietățile reflectorizante ale unui material. Având în vedere că multe materiale au proprietăți reflectorizante selective care reflectă în principal lungimi de undă specifice ale spectrului fluxului de lumină incidentă, conform cărora suprafața reflectantă este percepută ca având o anumită culoare.

Caracteristicile reflectorizante ale fiecărui material sunt date sub formă de curbe de reflectare (reflectanța, în procente, în funcție de lungimea de undă) iar reflectanța este indicată pentru o compoziție specifică a fluxului de lumină incidentă.