Refleksjon, refraksjon og absorpsjon av lysstrøm

Lysstrømmen som kommer inn i øynene som følge av visuell aktivitet skapes dels av primære lyskilder og i større grad av overflater belyst av disse, som blir sekundære lyskilder. I begge tilfeller er det en omfordeling av lysfluksen generert av de primære lyskildene gjennom refleksjon, refraksjon og absorpsjon, overflatene som denne fluksen er rettet mot.

Lysrefleksjon — Dette er returen av en lysbølge når den faller på grensesnittet mellom to medier med forskjellige brytningsindekser "tilbake" til det første mediet.

Refraksjon av lys - et fenomen som består i en endring i forplantningsretningen til en lysbølge når den går fra ett medium til et annet, som er forskjellig i lysbrytningsindeksen.

Lysabsorpsjon er en reduksjon i intensiteten av lys som passerer gjennom et medium på grunn av dets interaksjon med partiklene i mediet. Det er ledsaget av oppvarming av et stoff, ionisering eller eksitasjon av atomer eller molekyler, fotokjemiske prosesser, etc.Energi absorbert av materie kan bli helt eller delvis re-utgitt av materie ved en annen frekvens.

Omfordelingen av lysstrømmen kan dikteres av behovet for å kontrollere lysstrømmen i visse områder av rommet (for å belyse objekter som må skilles ut) eller av behovet for å redusere lysstyrken i synsfeltet - i tilfelle av belysningsenheter — eller oppstår på grunn av de optiske egenskapene til opplyste overflater.

Lysstrøm F, en stråle som faller inn på overflaten av et fysisk objekt (infallende lysstrøm) er delt inn i to eller tre komponenter:

• en del kommer alltid tilbake som en refleksjon, og danner en reflekterende fluks Φρ;

• en del blir alltid absorbert (absorbert fluks Fα som fører til en økning i kroppstemperatur;

• i noen tilfeller returneres en del av lysfluksen ved refraksjon (brytningsfluks Фτ).

La oss introdusere begrepet refleksjonskoeffisient p, absorpsjonskoeffisient α og brytningsindeks t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/F,

Det er en likhet mellom de tilsvarende koeffisientene som karakteriserer de optiske egenskapene til opplyste overflater:

ρ + α + τ = 1

Refraksjon av lys er ledsaget av fenomenet refleksjon. Hva slags refleksjon og brytning av lysstrømmen som finner sted, avhenger av egenskapene til overflaten eller kroppen og i stor grad av strukturen (behandlingen) av overflaten eller kroppen.

Visuell refleksjon / brytning karakterisert ved likheten mellom innfallsvinklene og refleksjon / brytning og helvinkler der den innfallende og reflekterte / brutte lysstrømmen faller.En parallell lysstråle som faller på en overflate reflekteres og brytes for å danne en parallell lysstråle.

Visuell refleksjon oppstår for eksempel når metallforstøver (Al, Ag) overflater eller metallpolerte overflater (Al polert og kjemisk oksidert), og speilbrytning oppstår med vanlig glass eller noen typer organisk glass.

Kompleks refleksjon / brytning karakterisert ved at lysstrømmen delvis reflekteres / brytes i henhold til lovene for refleksjon refleksjon / refraksjon og delvis i henhold til lovene for diffus refleksjon / refraksjon Kompleks (ledd) refleksjon utføres av keramisk emalje, og kompleks (ledd) brytning - fra frostet glass og noen typer organisk glass.

Totalt diffus refleksjon / refraksjon er refleksjon / refraksjon der den reflekterende / refraksjonsflaten har lik lysstyrke i alle retninger, uavhengig av retningen til den innfallende lysstrålen. Egenskapene til en fullstendig diffus overflate besittes av overflater dekket med hvit maling, samt av materialer med en indre inhomogen struktur hvor det er mange refleksjoner og brytninger inne i kroppen (melkeglass).

Diffus refleksjon/brytning kjennetegnet ved en økning i romvinkelen til den reflekterte/bryte lysstrømmen sammenlignet med den innfallende romvinkelen. En parallell lysstråle som faller på en overflate er spredt i rommet hovedsakelig rundt én retning.

I likhet med den fotometriske kurven til en lyskilde, er et reflekterende eller brytende overflateelement relatert lysintensitet eller lysstyrkeverdi… Et eksempel på diffus refleksjon kan være metalliske matte overflater og diffus refraksjon kan oppnås ved bruk av matt glass eller organiske polymerer (polymetylmetakrylat).

En av egenskapene til den aksemitterende overflaten er lysstyrkefaktoren β bestemt for samme belysningsverdi som forholdet mellom lysstyrken i en gitt retning av en reflekterende/transmitterende overflate og lysstyrken Ldif, som den ville ha i tilfelle av fullstendig diffus refleksjon / transmisjon, identisk med overflaten, med en refleksjonsfaktor lik enhet:

β = L / Ldif =πL /E

Verdien av koeffisientene ρ og τ for noen materialer:

Materiale Refleksjonskoeffisient ρ Transmisjon τ Med diffus lysrefleksjon Magnesiumkarbonat 0,92 — Magnesiumoksid 0,91 — Krit, gips 0,85 — Porselensemalje (hvit) 0,8 — Hvitt papir (Whatman-papir) 0,76 — Hvit limmaling (hvitkalket) (hvitvasket overflate) metaller 0,15 — Kull 0,08 — Nitroemalje hvit 0,7 — Diffus lysgjennomgang Stilleglass (tykkelse 2,3 mm) 0,5 0,35 Installert stilleglass (2,3 mm) 0,30 0,55 Bioglass hvit (2-3 mm) 0,35 02,5 mm opal glass. 0,7 Selvlysende papir, gulaktig med mønster 0 ,35 0,4 Med retningsbestemt diffus refleksjon av lys Etset aluminium 0,62 — Halvmatt Alzak aluminium 0,72 — Aluminiumsmaling over nitrolakk 0,55 — Upolert nikkel 0,5 — Upolert messing av lystransmisjon I Kjemisk diffust 0,45 glass (2,3 mm) 0,08 0,8 Mekanisk satengglass (2 mm) 0,14 0,7 Tynt pergament (hvit) 0,4 0,4 ​​Silkehvitt 0,3 0, 45 Rettet refleksjon (speil) Nypolert sølv 0,92 — Forsølvet glass (speil) ( Alzated aluminum) 0,85 ) 0,8 — Krompolert 0,62 — Polert stål 0,5 — Polert messing 0,6 —Plate 0,55 — Retningstransmisjon av lys Klart glass (2 mm) 0,08 0,89 Organisk glass (2 mm) 0,10 0,85

Å kjenne reflektiviteten er utilstrekkelig til å beskrive de reflekterende egenskapene til et materiale. Gitt at mange materialer har selektive reflekterende egenskaper som hovedsakelig reflekterer spesifikke bølgelengder av spekteret til den innfallende lysfluksen, i henhold til hvilke den reflekterende overflaten oppfattes som å ha en viss farge.

De reflekterende egenskapene til hvert materiale er gitt i form av refleksjonskurver (reflektans, i prosent, avhengig av bølgelengden) og reflektansen er angitt for en spesifikk sammensetning av den innfallende lysfluksen.