Refleksi, refraksi dan penyerapan fluks cahaya

Fluks cahaya yang masuk ke mata sebagai akibat dari aktivitas visual sebagian diciptakan oleh sumber cahaya primer dan sebagian besar oleh permukaan yang diterangi olehnya, yang menjadi sumber cahaya sekunder. Dalam kedua kasus, ada redistribusi fluks cahaya yang dihasilkan oleh sumber cahaya primer melalui refleksi, refraksi dan penyerapan, permukaan yang diarahkan oleh fluks ini.

Refleksi cahaya — Ini adalah kembalinya gelombang cahaya ketika jatuh pada antarmuka antara dua media dengan indeks bias yang berbeda "kembali" ke media pertama.

Pembiasan cahaya — sebuah fenomena yang terdiri dari perubahan arah rambat gelombang cahaya ketika berpindah dari satu media ke media lain, yang berbeda dalam indeks pembiasan cahaya.

Penyerapan cahaya adalah pengurangan intensitas cahaya yang melewati suatu media karena interaksinya dengan partikel-partikel media. Itu disertai dengan pemanasan suatu zat, ionisasi atau eksitasi atom atau molekul, proses fotokimia, dll.Energi yang diserap oleh materi dapat dipancarkan kembali seluruhnya atau sebagian oleh materi pada frekuensi yang berbeda.

Redistribusi fluks cahaya dapat ditentukan oleh kebutuhan untuk mengontrol fluks cahaya di area ruang tertentu (untuk menerangi objek yang perlu dibedakan) atau oleh kebutuhan untuk mengurangi kecerahan bidang pandang - dalam kasus perangkat penerangan - atau terjadi karena sifat optik permukaan yang diterangi.

Fluks cahaya F, insiden sinar pada permukaan benda fisik apa pun (fluks cahaya insiden) dibagi menjadi dua atau tiga komponen:

• satu bagian selalu kembali sebagai pantulan, membentuk fluks pantulan Φρ;

• satu bagian selalu diserap (fluks yang diserap Fαmengarah pada peningkatan suhu tubuh;

• dalam beberapa kasus, bagian dari fluks cahaya dikembalikan oleh pembiasan (fluks bias Фτ).

Mari kita perkenalkan konsep koefisien refleksi p, koefisien serapan α dan indeks bias t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/F,

ρ = Фτ/ F,

Ada persamaan antara koefisien yang sesuai yang mencirikan sifat optik dari permukaan yang diterangi:

ρ + α + τ = 1

Pembiasan cahaya disertai dengan fenomena refleksi. Jenis refleksi dan pembiasan fluks cahaya yang terjadi tergantung pada karakteristik permukaan atau benda dan sebagian besar pada struktur (perawatan) permukaan atau benda.

Pemantulan/pembiasan visual dicirikan oleh persamaan sudut datang dan pemantulan/pembiasan dan sudut padat tempat jatuhnya fluks cahaya datang dan pantulan/biasan.Seberkas sinar sejajar yang jatuh pada suatu permukaan dipantulkan dan dibiaskan untuk membentuk berkas sinar sejajar.

Refleksi visual terjadi misalnya ketika sputtering logam (Al, Ag) permukaan atau permukaan logam dipoles (Al dipoles dan teroksidasi secara kimiawi), dan refraksi specular terjadi dengan kaca biasa atau beberapa jenis kaca organik.

Pemantulan / pembiasan kompleks dicirikan oleh fakta bahwa fluks cahaya sebagian dipantulkan / dibiaskan menurut hukum pemantulan / pembiasan dan sebagian menurut hukum pemantulan / pembiasan difus.Pemantulan kompleks (sambungan) dilakukan oleh enamel keramik, dan refraksi (sambungan) kompleks — dari kaca buram dan beberapa jenis kaca organik.

Pemantulan/pembiasan difusi total adalah pemantulan/pembiasan di mana permukaan pemantulan/pembiasan memiliki kecerahan yang sama ke segala arah, terlepas dari arah datangnya berkas cahaya. Sifat-sifat permukaan yang benar-benar menyebar dimiliki oleh permukaan yang dilapisi cat putih, serta bahan dengan struktur internal yang tidak homogen, di mana terdapat banyak pantulan dan refraksi di dalam bodi (gelas susu).

Refleksi/refraksi difus yang ditandai dengan peningkatan sudut padat fluks cahaya yang dipantulkan/dibiaskan dibandingkan dengan sudut datang padat. Seberkas cahaya paralel yang jatuh pada suatu permukaan tersebar di ruang angkasa terutama di sekitar satu arah.

Seperti kurva fotometrik dari sumber cahaya, elemen permukaan yang memantulkan atau membias terkait intensitas cahaya atau nilai kecerahan… Contoh refleksi difusi dapat berupa permukaan matte logam dan refraksi difusi dapat diperoleh dengan menggunakan kaca matte atau polimer organik (polimetil metakrilat).

Salah satu karakteristik permukaan pemancar sumbu adalah faktor kecerahan β yang ditentukan untuk nilai pencahayaan yang sama dengan rasio antara kecerahan dalam arah tertentu dari permukaan pemantul / transmisi dan kecerahan Ldif, yang akan terjadi pada kasus refleksi / transmisi difus lengkap, identik dengan permukaan, dengan faktor refleksi sama dengan satu:

β = L / Ldif =πL /E

Nilai koefisien ρ dan τ untuk beberapa bahan:

Bahan Koefisien pantulan ρ Transmisi τ Dengan pantulan cahaya menyebar Magnesium karbonat 0,92 — Magnesium oksida 0,91 — Kapur, gipsum 0,85 — Enamel porselen (putih) 0,8 — Kertas putih (kertas Whatman) 0,76 — Cat perekat putih (dicat putih) 0,65 — Permukaan mentah besi logam 0,15 — Batubara 0,08 — Nitro enamel putih 0,7 — Transmisi cahaya menyebar Kaca diam (ketebalan 2,3 mm) 0,5 0,35 Kaca diam terpasang (2,3 mm) 0,30 0,55 Bio glass putih (2-3 mm) 0,35 0,5 Kaca opal (2,3 mm) 0,2 0,7 Kertas bercahaya, kekuning-kuningan dengan pola 0 ,35 0,4 Dengan pantulan cahaya terdifusi terarah Aluminium terukir 0,62 — Alzak aluminium semi-matt 0,72 — Cat aluminium di atas pernis nitro 0,55 — Nikel tidak dipoles 0,5 — Kuningan tidak dipoles 0,45 — Transmisi cahaya difus yang ditunjukkan Buram kimia kaca (2,3 mm) 0,08 0,8 Kaca satin mekanis (2 mm) 0,14 0,7 Perkamen tipis (putih) 0,4 0,4 ​​Sutra putih 0,3 0, 45 Pantulan terarah (cermin) Perak poles segar 0,92 — Kaca perak (cermin) 0,85 — Alzed aluminium (poles ) 0,8 — Poles krom 0,62 — Baja poles 0,5 — Kuningan poles 0,6 —Lembaran logam 0,55 — Transmisi arah cahaya Kaca bening (2 mm) 0,08 0,89 Kaca organik (2 mm) 0,10 0,85

Mengetahui reflektifitas tidak cukup untuk menggambarkan sifat reflektif suatu material. Mengingat bahwa banyak bahan memiliki sifat reflektif selektif yang terutama memantulkan panjang gelombang tertentu dari spektrum fluks cahaya yang datang, yang menurutnya permukaan reflektif dianggap memiliki warna tertentu.

Karakteristik reflektif dari setiap bahan diberikan dalam bentuk kurva reflektansi (refleksi, dalam persen, tergantung pada panjang gelombang) dan reflektansi diindikasikan untuk komposisi tertentu dari fluks cahaya yang datang.