Reflexió, refracció i absorció del flux lumínic

El flux de llum que entra als ulls com a conseqüència de l'activitat visual es crea en part per fonts de llum primàries i en major mesura per superfícies il·luminades per aquestes, que es converteixen en fonts de llum secundàries. En ambdós casos, es produeix una redistribució del flux lumínic generat per les fonts de llum primàries mitjançant la reflexió, la refracció i l'absorció, les superfícies a les quals es dirigeix ​​aquest flux.

Reflexió de la llum: és el retorn d'una ona de llum quan cau a la interfície entre dos medis amb diferents índexs de refracció "enrere" al primer medi.

Refracció de la llum: un fenomen que consisteix en un canvi en la direcció de propagació d'una ona de llum quan passa d'un medi a un altre, que difereix en l'índex de refracció de la llum.

L'absorció de llum és una reducció de la intensitat de la llum que travessa un medi a causa de la seva interacció amb les partícules del medi. S'acompanya d'escalfament d'una substància, ionització o excitació d'àtoms o molècules, processos fotoquímics, etc.L'energia absorbida per la matèria pot ser reemesa total o parcialment per la matèria a una freqüència diferent.

La redistribució del flux de llum pot estar dictada per la necessitat de controlar el flux de llum en determinades zones de l'espai (per il·luminar objectes que cal distingir) o per la necessitat de reduir la brillantor del camp de visió, en el cas de dispositius d'il·luminació - o es produeix a causa de les propietats òptiques de les superfícies il·luminades.

Flux de llum F, un raig incident a la superfície de qualsevol objecte físic (flux de llum incident) es divideix en dos o tres components:

• una part sempre torna com a reflex, formant un flux reflectant Φρ;

• una part sempre s'absorbeix (flux absorbit Fa que condueix a un augment de la temperatura corporal;

• en alguns casos, part del flux de llum és retornat per refracció (flux refractiu Фτ).

Introduïm el concepte de coeficient de reflexió p, coeficient d'absorció α i índex de refracció t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Hi ha una igualtat entre els coeficients corresponents que caracteritzen les propietats òptiques de les superfícies il·luminades:

ρ + α + τ = 1

La refracció de la llum va acompanyada del fenomen de la reflexió. Quin tipus de reflexió i refracció del flux de llum es produeix depèn de les característiques de la superfície o del cos i, en gran mesura, de l'estructura (tractament) de la superfície o del cos.

Reflexió/refracció visual caracteritzada per la igualtat dels angles d'incidència i reflexió/refracció i angles sòlids en què cau el flux de llum incident i reflectit/refractat.Un raig de llum paral·lel que cau sobre una superfície es reflecteix i es refracta per formar un raig de llum paral·lel.

La reflexió visual es produeix, per exemple, quan es produeixen superfícies de pols metàl·liques (Al, Ag) o superfícies metàl·liques polides (Al polides i oxidades químicament), i la refracció especular es produeix amb el vidre normal o alguns tipus de vidre orgànic.

Reflexió / refracció complexa caracteritzada pel fet que el flux de llum es reflecteix / refracta parcialment segons les lleis de reflexió / refracció i parcialment segons les lleis de reflexió / refracció difusa La reflexió complexa (conjunta) es realitza mitjançant esmalt ceràmic, i refracció complexa (conjunta) - de vidre esmerilat i alguns tipus de vidre orgànic.

La reflexió/refracció totalment difusa és la reflexió/refracció en què la superfície reflectant/refractada té la mateixa brillantor en totes direccions, independentment de la direcció del feix de llum incident. Les propietats d'una superfície completament difusa les posseeixen les superfícies cobertes de pintura blanca, així com els materials amb una estructura interna no homogènia en què hi ha molts reflexos i refraccions a l'interior del cos (vidre de llet).

Reflexió/refracció difusa caracteritzada per un augment de l'angle sòlid del flux de llum reflectit/refractat en comparació amb l'angle sòlid incident. Un feix de llum paral·lel que cau sobre una superfície es dispersa a l'espai principalment al voltant d'una direcció.

Igual que la corba fotomètrica d'una font de llum, es relaciona un element de superfície reflectant o refractant intensitat de la llum o valor de lluminositat… Un exemple de reflexió difusa poden ser superfícies metàl·liques mat i la refracció difusa es pot obtenir amb vidre mat o polímers orgànics (metacrilat de polimetil).

Una de les característiques de la superfície emissora de l'eix és el factor de lluminositat β determinat per al mateix valor d'il·luminació que la relació entre la brillantor en una direcció determinada d'una superfície reflectant/transmissora i la brillantor Ldif, que tindria en el cas de Reflexió/transmissió difusa completa, idèntica a la superfície, amb un factor de reflexió igual a la unitat:

β = L / Ldif =πL /E

El valor dels coeficients ρ i τ per a alguns materials:

Material Coeficient de reflexió ρ Transmissió τ Amb reflex de la llum difusa Carbonat de magnesi 0,92 — Òxid de magnesi 0,91 — Guix, guix 0,85 — Esmalt de porcellana (blanc) 0,8 — Llibre blanc (paper Whatman) 0,76 — Pintura adhesiva blanca (blanquejada) 0,85 — Superfície ferrosa 0,85. metalls 0,15 — Carbó 0,08 — Esmalt nitro blanc 0,7 — Transmissió de llum difusa Vidre silenciós (gruix 2,3 mm) 0,5 0,35 Vidre silenciós instal·lat (2,3 mm) 0,30 0,55 Vidre bio blanc (2-3 mm) 0,35 0,5 Vidre opal (2,3 mm) 0,7 Paper lluminós, groguenc amb dibuix 0,35 0,4 Amb reflex difusa direccional de la llum Alumini gravat 0,62 — Alumini semimat Alzak 0,72 — Pintura d'alumini sobre laca nitro 0,55 — Níquel sense polir 0,5 — Llautó sense polir 0,45 — Transmissió difusa de llum química indicada 0,45 vidre (2,3 mm) 0,08 0,8 Vidre setinat mecànic (2 mm) 0,14 0,7 Pergamí fi (blanc) 0,4 0,4 ​​Blanc seda 0,3 0, 45 Reflexió dirigida (mirall) Plata polida fresca 0,92 — Vidre platejat (mirall) Alumini polit (mirall) 0,85 polit ) 0,8 — Crom polit 0,62 — Acer polit 0,5 — Llautó polit 0,6 —Xapa 0,55 — Transmissió direccional de la llum Vidre transparent (2 mm) 0,08 0,89 Vidre orgànic (2 mm) 0,10 0,85

Conèixer la reflectivitat és insuficient per descriure les propietats reflectants d'un material. Atès que molts materials tenen propietats de reflexió selectiva que reflecteixen principalment longituds d'ona específiques de l'espectre del flux de llum incident, segons les quals la superfície reflectora es percep com a un determinat color.

Les característiques reflectants de cada material es donen en forma de corbes de reflectància (reflectància, en percentatge, en funció de la longitud d'ona) i la reflectància s'indica per a una composició específica del flux de llum incident.