Işık akısının yansıması, kırılması ve soğurulması

Görsel aktivitenin bir sonucu olarak göze giren ışık akısı, kısmen birincil ışık kaynakları tarafından ve daha büyük ölçüde, bunlar tarafından aydınlatılan ve ikincil ışık kaynakları haline gelen yüzeyler tarafından oluşturulur. Her iki durumda da, birincil ışık kaynakları tarafından üretilen ışık akısının, bu akının yönlendirildiği yüzeyler olan yansıma, kırılma ve absorpsiyon yoluyla yeniden dağılımı vardır.

Işık yansıması — Bu, bir ışık dalgasının, farklı kırılma indislerine sahip iki ortam arasındaki ara yüze düştüğünde ilk ortama "geri" dönmesidir.

Işığın kırılması, bir ortamdan diğerine geçerken ışık kırılma indeksinde farklılık gösteren bir ışık dalgasının yayılma yönündeki bir değişiklikten oluşan bir olgudur.

Işık absorpsiyonu, bir ortamdan geçen ışığın yoğunluğunun, ortamın parçacıklarıyla etkileşimi nedeniyle azalmasıdır. Buna bir maddenin ısıtılması, atomların veya moleküllerin iyonlaşması veya uyarılması, fotokimyasal işlemler vb. eşlik eder.Madde tarafından emilen enerji, madde tarafından tamamen veya kısmen farklı bir frekansta yeniden yayılabilir.

Işık akısının yeniden dağılımı, alanın belirli alanlarındaki ışık akısını kontrol etme ihtiyacı (ayırt edilmesi gereken nesneleri aydınlatmak için) veya görüş alanının parlaklığını azaltma ihtiyacı tarafından belirlenebilir. aydınlatma cihazları — veya aydınlatılan yüzeylerin optik özelliklerinden dolayı oluşur.

Işık akısı F, herhangi bir fiziksel nesnenin yüzeyinde bir ışın olayı (gelen ışık akısı) iki veya üç bileşene ayrılır:

• bir kısım her zaman bir yansıma olarak geri döner ve bir yansıtma akısı Φρ oluşturur;

• bir kısım her zaman emilir (emilen akı Fαvücut sıcaklığında bir artışa yol açar;

• bazı durumlarda, ışık akısının bir kısmı kırılma ile geri döner (kırılma akısı Фτ).

Yansıma katsayısı p, soğurma katsayısı α ve kırılma indisi t kavramını tanıtalım:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Aydınlatılmış yüzeylerin optik özelliklerini karakterize eden karşılık gelen katsayılar arasında bir eşitlik vardır:

ρ + α + τ = 1

Işığın kırılmasına yansıma olgusu eşlik eder. Işık akısının ne tür bir yansıması ve kırılmasının meydana geleceği, yüzeyin veya cismin özelliklerine ve büyük ölçüde yüzeyin veya cismin yapısına (işlemine) bağlıdır.

Görsel yansıma / kırılma, geliş ve yansıma / kırılma açılarının eşitliği ve gelen ve yansıyan / kırılan ışık akısının düştüğü katı açılarla karakterize edilir.Bir yüzeye düşen paralel ışık ışını yansıtılır ve paralel bir ışık ışını oluşturmak için kırılır.

Örneğin, metal sıçrayan (Al, Ag) yüzeyler veya metal cilalı yüzeyler (Al cilalı ve kimyasal olarak oksitlenmiş) görsel yansıma meydana gelir ve sıradan cam veya bazı organik cam türleri ile speküler kırılma meydana gelir.

Karmaşık yansıma / kırılma, ışık akısının kısmen yansıma / kırılma yasalarına göre ve kısmen de dağınık yansıma / kırılma yasalarına göre kısmen yansıtılması / kırılması ile karakterize edilir.Kompleks (ortak) yansıma, seramik emaye ile gerçekleştirilir, ve buzlu camdan ve bazı organik cam türlerinden karmaşık (ortak) kırılma.

Tamamen dağınık yansıma / kırılma, gelen ışık huzmesinin yönünden bağımsız olarak, yansıtan / kırılan yüzeyin tüm yönlerde eşit parlaklığa sahip olduğu yansıma / kırılmadır. Tamamen dağınık bir yüzeyin özellikleri, beyaz boya ile kaplanmış yüzeylerde olduğu gibi, gövde içinde çok sayıda yansıma ve kırılmanın olduğu (sütlü cam) homojen olmayan bir iç yapıya sahip malzemelerde bulunur.

Gelen katı açıya kıyasla yansıyan / kırılan ışık akısının katı açısındaki bir artışla karakterize edilen dağınık yansıma / kırılma. Bir yüzeye düşen paralel bir ışık demeti, uzayda esas olarak bir yönde dağılır.

Bir ışık kaynağının fotometrik eğrisi gibi, yansıtan veya kıran bir yüzey elemanı birbiriyle ilişkilidir. ışık yoğunluğu veya parlaklık değeri… Dağınık yansımaya bir örnek metalik mat yüzeyler olabilir ve dağınık kırılma, mat cam veya organik polimerler (polimetil metakrilat) kullanılarak elde edilebilir.

Eksen yayan yüzeyin özelliklerinden biri, yansıtan / ileten bir yüzeyin belirli bir yöndeki parlaklığı ile bu durumda sahip olacağı Ldif parlaklığı arasındaki oran olarak aynı aydınlatma değeri için belirlenen parlaklık faktörü β'dır. yansıma faktörü bire eşit olan, yüzeye özdeş tam dağınık yansıma / iletim:

β = L / Ldif =πL /E

Bazı malzemeler için ρ ve τ katsayılarının değeri:

Malzeme Yansıma katsayısı ρ İletim τ Dağınık ışık yansımalı Magnezyum karbonat 0,92 — Magnezyum oksit 0,91 — Tebeşir, alçıtaşı 0,85 — Porselen emaye (beyaz) 0,8 — Beyaz kağıt (Whatman kağıdı) 0,76 — Beyaz yapışkan boya (badanalı) 0,65 — Demirin ham yüzeyi metaller 0,15 — Kömür 0,08 — Nitro emaye beyaz 0,7 — Yayılan ışık iletimi Sessiz cam (kalınlık 2,3 mm) 0,5 0,35 Takılı sessiz cam (2,3 mm) 0,30 0,55 Bio cam beyaz (2-3 mm) 0,35 0,5 Opal cam (2,3 mm) 0,2 0,7 Parlak kağıt, desenli sarımsı 0 ,35 0,4 Işığın yönlü dağınık yansıması ile Dağılmış alüminyum 0,62 — Yarı mat Alzak alüminyum 0,72 — Nitro lak üzeri alüminyum boya 0,55 — Parlatılmamış nikel 0,5 — Parlatılmamış pirinç 0,45 — Belirtilen dağınık ışık iletimi Kimyasal buzlu cam (2,3 mm) 0,08 0,8 Mekanik saten cam (2 mm) 0,14 0,7 İnce parşömen (beyaz) 0,4 0,4 ​​İpek beyazı 0,3 0, 45 Yönlendirilmiş yansıma (ayna) Taze parlatılmış gümüş 0,92 — Gümüşlenmiş cam (ayna) 0,85 — Alzed alüminyum (parlatılmış ) 0,8 — Parlatılmış krom 0,62 — Parlatılmış çelik 0,5 — Parlatılmış pirinç 0,6 —Sac metal 0,55 — Yönlü ışık iletimi Şeffaf cam (2 mm) 0,08 0,89 Organik cam (2 mm) 0,10 0,85

Yansıtmayı bilmek, bir malzemenin yansıtma özelliklerini tanımlamak için yetersizdir. Pek çok malzemenin, esas olarak gelen ışık akısının spektrumunun belirli dalga boylarını yansıtan seçici yansıtma özelliklerine sahip olduğu düşünülürse, buna göre yansıtıcı yüzey belirli bir renge sahip olarak algılanır.

Her malzemenin yansıtma özellikleri, yansıma eğrileri şeklinde verilir (yansıma, dalga boyuna bağlı olarak yüzde olarak) ve yansıma, gelen ışık akısının belirli bir bileşimi için gösterilir.