Odraz, lom a absorpce světelného toku

Světelný tok vstupující do očí v důsledku zrakové činnosti je zčásti vytvářen primárními zdroji světla a ve větší míře jimi osvětlenými plochami, které se stávají sekundárními zdroji světla. V obou případech dochází k redistribuci světelného toku generovaného primárními světelnými zdroji prostřednictvím odrazu, lomu a absorpce, tedy povrchů, na které je tento tok směrován.

Odraz světla — Toto je návrat světelné vlny, když dopadá na rozhraní mezi dvěma médii s různými indexy lomu „zpět“ do prvního média.

Lom světla — jev spočívající ve změně směru šíření světelné vlny při přechodu z jednoho prostředí do druhého, které se liší indexem lomu světla.

Absorpce světla je snížení intenzity světla procházejícího médiem v důsledku jeho interakce s částicemi média. Je doprovázena ohřevem látky, ionizací nebo excitací atomů nebo molekul, fotochemickými procesy atd.Energie absorbovaná hmotou může být hmotou zcela nebo částečně znovu emitována s jinou frekvencí.

Přerozdělení světelného toku může být diktováno potřebou řídit světelný tok v určitých oblastech prostoru (pro osvětlení objektů, které je třeba rozlišit) nebo potřebou snížit jas zorného pole — v případě osvětlovací zařízení — nebo se vyskytuje v důsledku optických vlastností osvětlovaných ploch.

Světelný tok F, paprsek dopadající na povrch jakéhokoli fyzického objektu (dopadající světelný tok) se dělí na dvě nebo tři složky:

• jedna část se vždy vrací jako odraz a tvoří odrazný tok Φρ;

• vždy se absorbuje jedna část (absorbovaný tok Fαvedoucí ke zvýšení tělesné teploty;

• v některých případech se část světelného toku vrací lomem (refrakční tok Фτ).

Zaveďme pojem koeficient odrazu p, koeficient absorpce α a index lomu t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/ F,

Mezi odpovídajícími koeficienty charakterizujícími optické vlastnosti osvětlených povrchů existuje rovnost:

ρ + α + τ = 1

Lom světla je doprovázen fenoménem odrazu. Jaký druh odrazu a lomu světelného toku probíhá, závisí na vlastnostech povrchu nebo tělesa a do značné míry na struktuře (úpravě) povrchu nebo tělesa.

Vizuální odraz / lom vyznačující se rovností úhlů dopadu a odrazu / lomu a prostorových úhlů, do kterých spadá dopadající a odražený / lomený světelný tok.Paralelní paprsek světla dopadající na povrch se odráží a láme, aby vytvořil paralelní paprsek světla.

K vizuálnímu odrazu dochází například u kovových naprašovaných (Al, Ag) povrchů nebo kovových leštěných povrchů (Al leštěných a chemicky oxidovaných) a zrcadlový lom nastává u běžného skla nebo některých typů organického skla.

Komplexní odraz / lom vyznačující se tím, že světelný tok se částečně odráží / láme podle zákonů odrazu odraz / lom a částečně podle zákonů difúzního odrazu / lomu. Komplexní (společný) odraz se provádí keramickým smaltem, a komplexní (spojovaný) lom — z matného skla a některých typů organického skla.

Zcela difúzní odraz / lom je odraz / lom, při kterém má odrazný / lomivý povrch stejnou jasnost ve všech směrech, bez ohledu na směr dopadajícího světelného paprsku. Vlastnosti zcela difúzního povrchu mají povrchy pokryté bílou barvou, stejně jako materiály s vnitřní nehomogenní strukturou, ve kterých je uvnitř těla mnoho odrazů a lomů (mléčné sklo).

Difúzní odraz / lom vyznačující se zvětšením prostorového úhlu odraženého / lomeného světelného toku ve srovnání s dopadajícím prostorovým úhlem. Paralelní paprsek světla dopadající na povrch je rozptýlen v prostoru převážně kolem jednoho směru.

Stejně jako fotometrická křivka světelného zdroje souvisí odrazný nebo lámavý povrchový prvek intenzita světla nebo hodnota jasu… Příkladem difúzního odrazu mohou být kovové matné povrchy a difúzního lomu lze dosáhnout pomocí matného skla nebo organických polymerů (polymethylmethakrylát).

Jednou z charakteristik osově vyzařující plochy je součinitel jasu β určený pro stejnou hodnotu osvětlenosti, jako je poměr mezi jasem v daném směru odrazné/propustné plochy a jasem Ldif, který by měl v případě úplný difúzní odraz / prostup, identický s povrchem, s faktorem odrazu rovným jednotě:

p = L / Ldif = πL /E

Hodnota koeficientů ρ a τ pro některé materiály:

Materiál Koeficient odrazu ρ Propustnost τ S odrazem difuzního světla Uhličitan hořečnatý 0,92 — Oxid hořečnatý 0,91 — Křída, sádra 0,85 — Porcelánový smalt (bílý) 0,8 — Bílý papír (papír Whatman) 0,76 — Bílá lepicí barva (nabílený) 0,65 — Surový povrch želez. kovy 0,15 — Uhlí 0,08 — Nitro smalt bílý 0,7 — Propustnost difuzního světla Tiché sklo (tloušťka 2,3 mm) 0,5 0,35 Instalované tiché sklo (2,3 mm) 0,30 0,55 Bio sklo bílé (2-3 mm) 0,35 0,3 Opálové sklo (2,3 mm) 0,7 Světelný papír, nažloutlý se vzorem 0,35 0,4 Se směrovým difúzním odrazem světla Leptaný hliník 0,62 — Hliník Alzak polomatný 0,72 — Hliníková barva na nitrolaku 0,55 — Nikl neleštěný 0,5 — Neleštěná mosaz mráz Chemická propustnost 0,62 sklo (2,3 mm) 0,08 0,8 Mechanické saténové sklo (2 mm) 0,14 0,7 Tenký pergamen (bílý) 0,4 0,4 ​​Hedvábně bílý 0,3 0, 45 Směrovaný odraz (zrcadlo) Čerstvě leštěné stříbro 0,92 — Postříbřené sklo (zrcadlo) 0,85 — Alz. ) 0,8 — Chrom leštěný 0,62 — Leštěná ocel 0,5 — Leštěná mosaz 0,6 —Plech 0,55 — Směrová propustnost světla Čiré sklo (2 mm) 0,08 0,89 Organické sklo (2 mm) 0,10 0,85

Znalost odrazivosti nestačí k popisu reflexních vlastností materiálu. Vzhledem k tomu, že mnoho materiálů má selektivní reflexní vlastnosti, které odrážejí především specifické vlnové délky spektra dopadajícího světelného toku, podle kterých je odrazný povrch vnímán jako mající určitou barvu.

Odrazové charakteristiky každého materiálu jsou uvedeny ve formě křivek odrazivosti (odrazivost, v procentech, v závislosti na vlnové délce) a odrazivost je udávána pro konkrétní složení dopadajícího světelného toku.