Відбиття, заломлення і поглинання світлового потоку

Віддзеркалення світла – це повернення світлової хвилі при її падінні на поверхню розділу двох середовищ з різними показниками заломлення “назад” в першу середу.

Заломлення світла – явище, яке полягає в зміні напрямку поширення світлової хвилі при переході з одного середовища в іншу, відмінну показником заломлення світла.

Поглинання світла – це зменшення інтенсивності світла, що проходить через середовище, внаслідок взаємодії його з частинками середовища. Супроводжується нагріванням речовини, іонізацією або збудженням атомів або молекул, фотохімічними процесами і т. Д. Поглинена речовиною енергія може бути повністю або частково перєїзлучить речовиною з іншою частотою.

Перерозподіл світлового потоку може бути продиктовано необхідністю управління світловим потоком на певних ділянках простору (для освітлення предметів які необхідно розрізняти) або необхідністю зменшення яскравості зорового поля – в разі світлових приладів – або має місце завдяки оптичними властивостями освітлюваних поверхонь.

Світловий потік Ф, променя падаючий на поверхню будь-якого фізичного предмета (падаючий світловий потік) ділиться на дві або три складові частини:

одна частина завжди повертається відбиттям, утворюючи відбитий потік Фρ;
одна частина завжди поглинається (поглинається потік Фα, привівши до зростання температури тіла;

в деяких випадках, частина світлового потоку повертається заломленням (заломлює потік Фτ).

Введемо поняття коефіцієнта відбиття р, коефіцієнта поглинання α і коефіцієнта заломлення т:

  • ρ = Фρ / Ф,
  • ρ = Фα / Ф,
  • ρ = Фτ / Ф,

Між відповідними коефіцієнтами, які характеризують оптичні властивості освітлюваних поверхонь, має місце рівність:

ρ + α + τ = 1

Заломлення світла супроводжується явищем відбиття. В якому разі здійснюється відбиття і переломлення світлового потоку залежить від характеристик поверхні або тіла і в великій мірі від структури (обробки) поверхні або тіла.

Дзеркальне відбиття/ заломлення характеризується рівністю кутів падіння і відбиття / преломлепія і тілесними кутами, в яких потрапляють падаючий і відбитий / переломлений світловий потік. Паралельний пучок світла, який падає на поверхню, відбивається, заломлюється також під форму паралельного пучка світла.

Дзеркальне відбиття має місце, наприклад, при металевому покритті (Al, Ag) поверхні або металевими полірованими поверхнями (Al-полірований і хімічно оксидований), а дзеркальне відбиття – звичайним склом або певними сортами органічного скла.

Складне відбиття / заломлення характеризується тим, що світловий потік частково відбивається / переломлюється відповідно до законів дзеркального відбиття / заломлення і частково відповідно до законів дифузного віддзеркалення / заломлення. Складне (спільне) відбиття реалізується керамічної емаллю, а складне (спільне) переломлення – матовим склом і певними сортами органічного скла.

Повністю дифузне відбиття/ заломлення є відбиттям/ переломлення, в якому відбиттям/ заломлююча поверхня має однакову яскравість в усі напрямки, незалежно від напрямку падаючого світлового пучка. Властивостями повністю дифузійної поверхні мають поверхні покриті білою фарбою, а також матеріали з внутрішньої неоднорідною структурою, в яких має місце безліч відбиттів і заломлень всередині обсягу тіла (молочне скло).

Розсіяне відбиття / переломлення характеризується зростанням тілесного кута відбитого / переломленого світлового потоку в порівнянні з падаючим тілесним кутом. Паралельний пучок світла, що падає на поверхню, розсіюється в просторі переважно навколо одного напряму.

Подібно фотометрической кривої джерела світла, елементу відбиває або заломлюючої поверхні асоціюється значення сили світла або яскравості. Прикладом дифузного віддзеркалення можуть скласти металеві матові поверхні, а дифузне переломлення можна отримати, використовуючи матове скло або органічні полімери (поліметилметакрилат).

Знання коефіцієнта відбиття недостатньо для опису властивостей, що відбивають матеріалу. З огляду на, що безліч матеріалів володіють селективними властивостями, що відбивають, які відбивають головним чином певні довжини хвиль спектра падаючого світлового потоку відповідно до яких відбиває поверхня сприймається як має певний колір.

Посилання на основну публікацію