השתקפות, שבירה וספיגת שטף האור

שטף האור הנכנס לעיניים כתוצאה מפעילות חזותית נוצר בחלקו על ידי מקורות אור ראשוניים ובמידה רבה יותר על ידי משטחים המוארים על ידם, שהופכים למקורות אור משניים. בשני המקרים ישנה חלוקה מחדש של שטף האור שנוצר על ידי מקורות האור הראשוניים באמצעות השתקפות, שבירה ובליעה, המשטחים אליהם מכוון שטף זה.

החזרת אור - זוהי החזרה של גל אור כאשר הוא נופל על הממשק בין שני מדיה עם מדדי שבירה שונים "חזרה" לתוך המדיה הראשונה.

שבירה של אור - תופעה המורכבת משינוי בכיוון ההתפשטות של גל אור במעבר ממדיום אחד למשנהו, השונה במדד שבירת האור.

בליעת אור היא הפחתה בעוצמת האור העובר בתווך עקב האינטראקציה שלו עם חלקיקי המדיום. זה מלווה בחימום של חומר, יינון או עירור של אטומים או מולקולות, תהליכים פוטוכימיים וכו'.אנרגיה הנספגת על ידי החומר יכולה להיפלט מחדש במלואה או חלקית על ידי החומר בתדר שונה.

הפיזור מחדש של שטף האור יכול להיות מוכתב על ידי הצורך לשלוט על שטף האור באזורים מסוימים בחלל (כדי להאיר אובייקטים שיש להבחין בהם) או על ידי הצורך להפחית את בהירות שדה הראייה - במקרה של התקני תאורה - או מתרחשת עקב התכונות האופטיות של משטחים מוארים.

שטף אור F, קרינה הנכנסת על פני השטח של כל עצם פיזי (שטף אור תקרית) מחולקת לשניים או שלושה מרכיבים:

• חלק אחד תמיד חוזר כהשתקפות, ויוצר שטף משקף Φρ;

• חלק אחד נספג תמיד (שטף נספג Fαמוביל לעלייה בטמפרטורת הגוף;

• במקרים מסוימים, חלק משטף האור מוחזר על ידי שבירה (שטף השבירה Фτ).

בואו נציג את המושג של מקדם השתקפות p, מקדם בליעה α ומקדם השבירה t:

ρ = Φρ/F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/F,

קיים שוויון בין המקדמים המתאימים המאפיינים את התכונות האופטיות של משטחים מוארים:

ρ + α + τ = 1

שבירה של האור מלווה בתופעת השתקפות. איזה סוג של השתקפות ושבירה של שטף האור מתרחש תלוי במאפייני המשטח או הגוף ובמידה רבה במבנה (הטיפול) של המשטח או הגוף.

השתקפות/שבירה חזותית המאופיינת בשוויון של זוויות השקפה והשתקפות/שבירה וזוויות מוצקות שבהן נופל שטף האור המתרחש והמוחזר/הנשבר.קרן אור מקבילה הנופלת על משטח מוחזרת ונשברת ליצירת קרן אור מקבילה.

השתקפות חזותית מתרחשת למשל כאשר משטחי מתכת מקרטעים (Al, Ag) או משטחים מלוטשים מתכת (Al מלוטש וחומצן כימית), ושבירה אספקתית מתרחשת עם זכוכית רגילה או סוגים מסוימים של זכוכית אורגנית.

השתקפות/שבירה מורכבת המאופיינת בכך ששטף האור מוחזר/נשבר חלקית לפי חוקי השתקפות השתקפות/שבירה וחלקית לפי חוקי השתקפות/שבירה מפוזרת.השתקפות מורכבת (מפרקית) מתבצעת ע"י אמייל קרמי, ושבירה מורכבת (מפרקית) - מזכוכית חלבית וכמה סוגים של זכוכית אורגנית.

השתקפות/שבירה מפוזרת לחלוטין היא השתקפות/שבירה שבה למשטח המשקף/שבירה יש בהירות שווה לכל הכיוונים, ללא קשר לכיוון קרן האור הנכנסת. המאפיינים של משטח מפוזר לחלוטין מצויים במשטחים המכוסים בצבע לבן, וכן בחומרים בעלי מבנה פנימי לא-הומוגני שבהם יש השתקפויות ושבירה רבים בתוך הגוף (זכוכית חלב).

השתקפות/שבירה מפושטת המאופיינת בעלייה בזווית המוצקה של שטף האור המוחזר/הנשבר בהשוואה לזווית המוצקה הנכנסת. אלומת אור מקבילה הנופלת על משטח מפוזרת בחלל בעיקר סביב כיוון אחד.

כמו העקומה הפוטומטרית של מקור אור, אלמנט משטח מחזיר או נשבר קשור עוצמת האור או ערך הבהירות... דוגמה להחזרה מפוזרת יכולה להיות משטחי מט מתכתיים וניתן להשיג שבירה מפוזרת באמצעות זכוכית מט או פולימרים אורגניים (פולימתיל מתאקרילט).

אחד המאפיינים של המשטח פולט הציר הוא מקדם הבהירות β שנקבע עבור אותו ערך הארה כמו היחס בין הבהירות בכיוון נתון של משטח מחזיר/משדר לבין הבהירות Ldif, שתהיה לו במקרה של השתקפות / שידור מפוזר מלא, זהה למשטח, עם גורם השתקפות שווה לאחדות:

β = L / Ldif =πL /E

הערך של המקדמים ρ ו-τ עבור חומרים מסוימים:

מקדם השתקפות חומר ρ שידור τ עם החזר אור מפוזר מגנזיום קרבונט 0.92 - תחמוצת מגנזיום 0.91 - גיר, גבס 0.85 - אמייל פורצלן (לבן) 0.8 - נייר לבן (נייר ווטמן) 0.76 - צבע דבק לבן (משטח 0.65 סייד לבן) מתכות 0.15 — פחם 0.08 — ניטרו אמייל לבן 0.7 — העברת אור מפוזרת זכוכית שקטה (עובי 2.3 מ"מ) 0.5 0.35 זכוכית שקטה מותקנת (2.3 מ"מ) 0.30 0.55 זכוכית ביו לבן (2-3 מ"מ) 0.35 02.5 מ"מ זכוכית (02.3 מ"מ). 0.7 נייר זוהר, צהבהב עם דוגמה 0 .35 0.4 עם השתקפות מפוזרת כיוונית של אור אלומיניום חרוט 0.62 — אלומיניום אלזק למחצה מט 0.72 — צבע אלומיניום מעל לכה ניטרו 0.55 — ניקל לא מלוטש 0.5 — הילוכים פליז לא מלוטש של אור מפוזר כימיקל 0.45 זכוכית (2.3 מ"מ) 0.08 0.8 זכוכית סאטן מכנית (2 מ"מ) 0.14 0.7 קלף דק (לבן) 0.4 0.4 משי לבן 0.3 0, 45 השתקפות מכוונת (מראה) כסף טרי מלוטש 0.92 - זכוכית מוכספת (מראה) 0.85 מלוטש ) 0.8 — כרום מלוטש 0.62 — פלדה מלוטשת 0.5 — פליז מלוטש 0.6 —גיליון מתכת 0.55 — העברת אור כיוונית זכוכית שקופה (2 מ"מ) 0.08 0.89 זכוכית אורגנית (2 מ"מ) 0.10 0.85

הכרת יכולת ההשתקפות אינה מספיקה כדי לתאר את התכונות הרפלקטיביות של חומר. בהינתן שלחומרים רבים יש תכונות רפלקטיביות סלקטיביות המשקפות בעיקר אורכי גל ספציפיים של הספקטרום של שטף האור הנכנס, לפיהן המשטח הרפלקטיבי נתפס כבעל צבע מסוים.

המאפיינים הרפלקטיביים של כל חומר ניתנים בצורה של עקומות השתקפות (השתקפות, באחוזים, תלוי באורך הגל) וההשתקפות מצוינת עבור הרכב ספציפי של שטף האור הנכנס.