Refleksion, brydning og absorption af lysflux

Den lysstrøm, der kommer ind i øjnene som følge af visuel aktivitet, skabes dels af primære lyskilder og i højere grad af overflader belyst af dem, som bliver til sekundære lyskilder. I begge tilfælde er der en omfordeling af lysfluxen genereret af de primære lyskilder gennem refleksion, brydning og absorption, de overflader, som denne flux er rettet mod.

Lysrefleksion — Dette er returneringen af ​​en lysbølge, når den falder på grænsefladen mellem to medier med forskellige brydningsindeks "tilbage" i det første medie.

Lysbrydning - et fænomen, der består i en ændring i udbredelsesretningen af ​​en lysbølge, når den passerer fra et medium til et andet, som adskiller sig i lysbrydningsindekset.

Lysabsorption er en reduktion i intensiteten af ​​lys, der passerer gennem et medium på grund af dets interaktion med mediets partikler. Det er ledsaget af opvarmning af et stof, ionisering eller excitation af atomer eller molekyler, fotokemiske processer osv.Energi absorberet af stof kan helt eller delvist genudsendes af stof ved en anden frekvens.

Omfordelingen af ​​lysstrømmen kan dikteres af behovet for at kontrollere lysstrømmen i visse områder af rummet (for at belyse genstande, der skal skelnes) eller af behovet for at reducere lysstyrken i synsfeltet - i tilfælde af belysningsanordninger — eller opstår på grund af oplyste overfladers optiske egenskaber.

Lysflux F, en stråle, der falder ind på overfladen af ​​et fysisk objekt (indfaldende lysflux) er opdelt i to eller tre komponenter:

• den ene del vender altid tilbage som en refleksion og danner en reflekterende flux Φρ;

• en del absorberes altid (absorberet flux Fα fører til en stigning i kropstemperaturen;

• i nogle tilfælde returneres en del af lysfluxen ved brydning (refraktiv flux Фτ).

Lad os introducere begrebet refleksionskoefficient p, absorptionskoefficient α og brydningsindeks t:

ρ = Φρ/F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/F,

Der er en lighed mellem de tilsvarende koefficienter, der karakteriserer de optiske egenskaber af belyste overflader:

ρ + α + τ = 1

Brydning af lys er ledsaget af fænomenet refleksion. Hvilken slags refleksion og brydning af lysstrømmen, der finder sted, afhænger af overfladens eller kroppens karakteristika og i høj grad af strukturen (behandlingen) af overfladen eller kroppen.

Visuel refleksion / brydning karakteriseret ved ligheden mellem indfaldsvinklerne og refleksion / brydning og rumvinkler, hvori den indfaldende og reflekterede / brydte lysflux falder.En parallel lysstråle, der falder på en overflade, reflekteres og brydes for at danne en parallel lysstråle.

Visuel refleksion opstår f.eks. når metalforstøvning (Al, Ag) overflader eller metalpolerede overflader (Al poleret og kemisk oxideret), og spejlende brydning forekommer med almindeligt glas eller nogle typer organisk glas.

Kompleks refleksion / brydning kendetegnet ved, at lysstrømmen delvist reflekteres / brydes i henhold til lovene for refleksion refleksion / brydning og delvist efter lovene for diffus refleksion / brydning. Kompleks (led) refleksion udføres af keramisk emalje, og kompleks (fælles) brydning - fra matteret glas og nogle typer organisk glas.

Fuldstændig diffus refleksion / brydning er refleksion / brydning, hvor den reflekterende / brydende overflade har samme lysstyrke i alle retninger, uanset retningen af ​​den indfaldende lysstråle. Egenskaberne af en fuldstændig diffus overflade er besiddet af overflader dækket med hvid maling, samt af materialer med en intern inhomogen struktur, hvor der er mange refleksioner og brydninger inde i kroppen (mælkeglas).

Diffus refleksion / brydning karakteriseret ved en stigning i rumvinklen af ​​den reflekterede / brydte lysflux sammenlignet med den indfaldende rumvinkel. En parallel lysstråle, der falder på en overflade, er spredt i rummet hovedsageligt i én retning.

Ligesom den fotometriske kurve for en lyskilde er et reflekterende eller brydende overfladeelement relateret lysintensitet eller lysstyrkeværdi… Et eksempel på diffus refleksion kan være metalliske matte overflader, og diffus brydning kan opnås ved brug af mat glas eller organiske polymerer (polymethylmethacrylat).

En af egenskaberne ved den akse-emitterende overflade er lysstyrkefaktoren β bestemt for samme belysningsstyrkeværdi som forholdet mellem lysstyrken i en given retning af en reflekterende/transmitterende overflade og lysstyrken Ldif, som den ville have i tilfælde af fuldstændig diffus refleksion / transmission, identisk med overfladen, med en refleksionsfaktor lig med enhed:

β = L / Ldif =πL /E

Værdien af ​​koefficienterne ρ og τ for nogle materialer:

Materiale Refleksionskoefficient ρ Transmission τ Med diffus lysrefleksion Magnesiumkarbonat 0,92 — Magnesiumoxid 0,91 — Kridt, gips 0,85 — Porcelænsemalje (hvid) 0,8 — Hvidt papir (Whatman-papir) 0,76 — Hvid klæbende maling (hvidvasket overflade) (hvidvasket overflade) metaller 0,15 — Kul 0,08 — Nitroemalje hvid 0,7 — Diffus lystransmission Lydløst glas (tykkelse 2,3 mm) 0,5 0,35 Installeret stille glas (2,3 mm) 0,30 0,55 Bioglas hvidt (2-3 mm) 0,35 0,2 mm Opal glas. 0,7 Lysende papir, gulligt med mønster 0 ,35 0,4 Med retningsbestemt diffus lysreflektion Ætset aluminium 0,62 — Halvmat Alzak aluminium 0,72 — Aluminiumsmaling over nitrolak 0,55 — Upoleret nikkel 0,5 — Upoleret messing af lystransmission I Kemisk frostet 0,45 glas (2,3 mm) 0,08 0,8 Mekanisk satinglas (2 mm) 0,14 0,7 Tyndt pergament (hvidt) 0,4 0,4 ​​Silkehvidt 0,3 0, 45 Rettet refleksion (spejl) Friskpoleret sølv 0,92 — Sølvforsølvet glas (spejl) 0,85 alz. ) 0,8 — Krom poleret 0,62 — Poleret stål 0,5 — Poleret messing 0,6 —Metalplade 0,55 — Retningstransmission af lys Klart glas (2 mm) 0,08 0,89 Organisk glas (2 mm) 0,10 0,85

At kende reflektiviteten er utilstrækkelig til at beskrive et materiales reflekterende egenskaber. I betragtning af at mange materialer har selektive reflekterende egenskaber, der hovedsageligt reflekterer specifikke bølgelængder af spektret af den indfaldende lysflux, ifølge hvilke den reflekterende overflade opfattes som havende en bestemt farve.

De reflekterende egenskaber for hvert materiale er angivet i form af reflektanskurver (reflektans, i procent, afhængig af bølgelængden), og reflektansen er angivet for en specifik sammensætning af den indfaldende lysflux.