Riflessione, rifrazione e assorbimento del flusso luminoso

Il flusso luminoso che entra negli occhi a seguito dell'attività visiva è in parte creato da sorgenti luminose primarie e in misura maggiore da superfici da esse illuminate, che diventano sorgenti luminose secondarie. In entrambi i casi si ha una ridistribuzione del flusso luminoso generato dalle sorgenti luminose primarie attraverso riflessione, rifrazione e assorbimento, le superfici verso cui questo flusso è diretto.

Riflessione della luce - Questo è il ritorno di un'onda luminosa quando cade sull'interfaccia tra due mezzi con diversi indici di rifrazione "indietro" nel primo mezzo.

Rifrazione della luce — un fenomeno che consiste in un cambiamento nella direzione di propagazione di un'onda luminosa quando passa da un mezzo all'altro, che differisce nell'indice di rifrazione della luce.

L'assorbimento della luce è una riduzione dell'intensità della luce che passa attraverso un mezzo a causa della sua interazione con le particelle del mezzo. È accompagnato dal riscaldamento di una sostanza, ionizzazione o eccitazione di atomi o molecole, processi fotochimici, ecc.L'energia assorbita dalla materia può essere riemessa in tutto o in parte dalla materia con una frequenza diversa.

La ridistribuzione del flusso luminoso può essere dettata dalla necessità di controllare il flusso luminoso in determinate aree dello spazio (per illuminare oggetti che devono essere distinti) o dalla necessità di ridurre la luminosità del campo visivo — nel caso di dispositivi di illuminazione - o si verifica a causa delle proprietà ottiche delle superfici illuminate.

Il flusso luminoso F, un raggio incidente sulla superficie di qualsiasi oggetto fisico (flusso luminoso incidente) è suddiviso in due o tre componenti:

• una parte ritorna sempre come riflesso, formando un flusso riflettente Φρ;

• una parte viene sempre assorbita (flusso assorbito Fαche porta ad un aumento della temperatura corporea;

• in alcuni casi parte del flusso luminoso viene restituito per rifrazione (flusso rifrattivo Фτ).

Introduciamo il concetto di coefficiente di riflessione p, coefficiente di assorbimento α e indice di rifrazione t:

ρ = Φρ/F,

ρ = Τα/ F,

ρ = Фτ/ F,

Esiste un'uguaglianza tra i coefficienti corrispondenti che caratterizzano le proprietà ottiche delle superfici illuminate:

ρ + α + τ = 1

La rifrazione della luce è accompagnata dal fenomeno della riflessione. Il tipo di riflessione e rifrazione del flusso luminoso che avviene dipende dalle caratteristiche della superficie o del corpo e in larga misura dalla struttura (trattamento) della superficie o del corpo.

Riflessione/rifrazione visiva caratterizzata dalla parità degli angoli di incidenza e riflessione/rifrazione e angoli solidi in cui cade il flusso luminoso incidente e riflesso/rifratto.Un raggio di luce parallelo che cade su una superficie viene riflesso e rifratto per formare un raggio di luce parallelo.

La riflessione visiva si verifica ad esempio quando le superfici metalliche sputtering (Al, Ag) o le superfici metalliche lucidate (Al lucidate e ossidate chimicamente) e la rifrazione speculare si verifica con il vetro ordinario o alcuni tipi di vetro organico.

Riflessione / rifrazione complessa caratterizzata dal fatto che il flusso luminoso viene parzialmente riflesso / rifratto secondo le leggi della riflessione / rifrazione del riflesso e parzialmente secondo le leggi della riflessione / rifrazione diffusa.La riflessione complessa (comune) viene eseguita dallo smalto ceramico, e rifrazione complessa (comune) — dal vetro smerigliato e da alcuni tipi di vetro organico.

La riflessione/rifrazione totalmente diffusa è una riflessione/rifrazione in cui la superficie riflettente/rifrangente ha la stessa luminosità in tutte le direzioni, indipendentemente dalla direzione del raggio di luce incidente. Le proprietà di una superficie completamente diffusa sono possedute da superfici ricoperte di vernice bianca, nonché da materiali con una struttura interna disomogenea in cui vi sono molti riflessi e rifrazioni all'interno del corpo (vetro lattimo).

Riflessione/rifrazione diffusa caratterizzata da un aumento dell'angolo solido del flusso luminoso riflesso/rifratto rispetto all'angolo solido incidente. Un raggio di luce parallelo che cade su una superficie viene diffuso nello spazio principalmente attorno a una direzione.

Come la curva fotometrica di una sorgente luminosa, un elemento di superficie riflettente o rifrangente è correlato intensità della luce o valore di luminosità… Un esempio di riflessione diffusa può essere rappresentato da superfici metalliche opache e la rifrazione diffusa può essere ottenuta utilizzando vetro opaco o polimeri organici (polimetilmetacrilato).

Una delle caratteristiche della superficie asse-emittente è il fattore di luminosità β determinato a parità di valore di illuminamento come rapporto tra la luminosità in una data direzione di una superficie riflettente/trasmittente e la luminosità Ldif, che si avrebbe nel caso di riflessione/trasmissione diffusa completa, identica alla superficie, con fattore di riflessione pari all'unità:

β = L / Ldif =πL /E

Il valore dei coefficienti ρ e τ per alcuni materiali:

Materiale Coefficiente di riflessione ρ Trasmissione τ Con riflessione della luce diffusa Carbonato di magnesio 0,92 — Ossido di magnesio 0,91 — Gesso, gesso 0,85 — Smalto porcellanato (bianco) 0,8 — Carta bianca (carta Whatman) 0,76 — Vernice adesiva bianca (sbiancata) 0,65 — Superficie grezza di materiale ferroso metalli 0,15 — Carbone 0,08 — Smalto nitro bianco 0,7 — Trasmissione della luce diffusa Vetro silenzioso (spessore 2,3 mm) 0,5 0,35 Vetro silenzioso installato (2,3 mm) 0,30 0,55 Vetro biologico bianco (2-3 mm) 0,35 0,5 Vetro opalino (2,3 mm) 0,2 0,7 Carta luminosa, giallastra con motivo 0,35 0,4 Con riflessione diffusa direzionale della luce Alluminio satinato 0,62 — Alluminio Alzak semiopaco 0,72 — Vernice alluminio su lacca nitro 0,55 — Nichel non lucidato 0,5 — Ottone non lucidato 0,45 — Trasmissione diffusa della luce indicata Sabbiatura chimica vetro (2,3 mm) 0,08 0,8 Vetro satinato meccanico (2 mm) 0,14 0,7 Pergamena sottile (bianco) 0,4 0,4 ​​Bianco seta 0,3 0, 45 Riflessione diretta (specchio) Argento fresco lucido 0,92 — Vetro argentato (specchio) 0,85 — Alluminio alzato (lucido ) 0.8 — Cromo lucido 0.62 — Acciaio lucido 0.5 — Ottone lucido 0.6 —Lamiera 0,55 — Trasmissione direzionale della luce Vetro trasparente (2 mm) 0,08 0,89 Vetro organico (2 mm) 0,10 0,85

Conoscere la riflettività non è sufficiente per descrivere le proprietà riflettenti di un materiale. Dato che molti materiali hanno proprietà riflettenti selettive che riflettono principalmente specifiche lunghezze d'onda dello spettro del flusso luminoso incidente, in base alle quali la superficie riflettente viene percepita come avente un certo colore.

Le caratteristiche riflettenti di ciascun materiale sono fornite sotto forma di curve di riflettanza (riflessione, in percentuale, a seconda della lunghezza d'onda) e la riflettanza è indicata per una specifica composizione del flusso luminoso incidente.