انعكاس وانكسار وامتصاص تدفق الضوء

يتم إنشاء تدفق الضوء الذي يدخل العين كنتيجة للنشاط البصري جزئيًا بواسطة مصادر الضوء الأولية وإلى حد كبير بواسطة الأسطح التي تضيء بها ، والتي تصبح مصادر ضوء ثانوية. في كلتا الحالتين ، هناك إعادة توزيع لتدفق الضوء الناتج عن مصادر الضوء الأولية من خلال الانعكاس والانكسار والامتصاص ، الأسطح التي يتم توجيه هذا التدفق إليها.

انعكاس الضوء - هذا هو عودة الموجة الضوئية عندما تسقط على السطح البيني بين وسيطين بمؤشرات مختلفة للانكسار "للخلف" في الوسيط الأول.

انكسار الضوء - ظاهرة تتكون في تغيير اتجاه انتشار الموجة الضوئية عند المرور من وسط إلى آخر ، والتي تختلف في مؤشر انكسار الضوء.

امتصاص الضوء هو انخفاض في شدة الضوء الذي يمر عبر وسيط بسبب تفاعله مع جزيئات الوسط. يكون مصحوبًا بتسخين مادة ما ، أو تأين أو إثارة الذرات أو الجزيئات ، أو العمليات الكيميائية الضوئية ، إلخ.يمكن إعادة انبعاث الطاقة التي تمتصها المادة كليًا أو جزئيًا عن طريق المادة بتردد مختلف.

يمكن أن تملي إعادة توزيع تدفق الضوء من خلال الحاجة إلى التحكم في تدفق الضوء في مناطق معينة من الفضاء (لإلقاء الضوء على الأشياء التي يجب تمييزها) أو من خلال الحاجة إلى تقليل سطوع مجال الرؤية - في حالة أجهزة الإضاءة - أو تحدث بسبب الخصائص البصرية للأسطح المضيئة.

تدفق الضوء F ، وهو شعاع ساقط على سطح أي جسم مادي (تدفق الضوء الساقط) ينقسم إلى مكونين أو ثلاثة مكونات:

• يعود جزء واحد دائمًا باعتباره انعكاسًا ، ويشكل تدفقًا عاكسًا Φρ ؛

• يتم امتصاص جزء واحد دائمًا (التدفق الممتص F α يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الجسم ؛

• في بعض الحالات ، يتم إرجاع جزء من تدفق الضوء عن طريق الانكسار (التدفق الانكساري Фτ).

دعنا نقدم مفهوم معامل الانعكاس p ومعامل الامتصاص α ومعامل الانكسار t:

ρ = Φρ / F ،

ρ = Τα / F ،

ρ = Фτ / F ،

هناك مساواة بين المعاملات المقابلة التي تميز الخصائص البصرية للأسطح المضيئة:

ρ + α + τ = 1

انكسار الضوء مصحوب بظاهرة الانعكاس. يعتمد نوع انعكاس وانكسار تدفق الضوء على خصائص السطح أو الجسم وإلى حد كبير على بنية (معالجة) السطح أو الجسم.

انعكاس / انكسار بصري يتميز بالمساواة بين زوايا الوقوع والانعكاس / الانكسار والزوايا الصلبة التي يقع فيها تدفق الضوء الساقط والانعكاس / المنكسر.ينعكس شعاع الضوء المتوازي الساقط على سطح ما وينكسر ليشكل شعاعاً موازياً للضوء.

يحدث الانعكاس البصري على سبيل المثال عند رش المعادن على الأسطح (Al، Ag) أو الأسطح المعدنية المصقولة (Al المصقولة والمؤكسدة كيميائياً) ، ويحدث الانكسار المرآوي مع الزجاج العادي أو بعض أنواع الزجاج العضوي.

انعكاس / انكسار معقد يتميز بحقيقة أن تدفق الضوء ينعكس / ينكسر جزئيًا وفقًا لقوانين الانعكاس / الانكسار وجزئيًا وفقًا لقوانين الانعكاس / الانكسار المنتشر. يتم تنفيذ الانعكاس المعقد (المفصل) بواسطة المينا الخزفية ، والانكسار المعقد (المفصل) - من الزجاج المصنفر وبعض أنواع الزجاج العضوي.

الانعكاس / الانكسار المنتشر كليًا هو الانعكاس / الانكسار حيث يكون للسطح العاكس / الانكسار سطوع متساوٍ في جميع الاتجاهات ، بغض النظر عن اتجاه شعاع الضوء الساقط. تمتلك خصائص السطح المنتشر تمامًا الأسطح المغطاة بالطلاء الأبيض ، وكذلك المواد ذات البنية الداخلية غير المتجانسة التي يوجد فيها العديد من الانعكاسات والانكسارات داخل الجسم (زجاج الحليب).

انعكاس / انكسار منتشر يتميز بزيادة في الزاوية الصلبة لتدفق الضوء المنعكس / المنكسر مقارنة بالزاوية الصلبة الساقطة. ينتشر شعاع ضوء موازٍ يسقط على سطح في الفضاء حول اتجاه واحد بشكل أساسي.

مثل المنحنى الضوئي لمصدر الضوء ، يرتبط عنصر السطح العاكس أو المنكسر شدة الضوء أو قيمة السطوع... مثال على الانعكاس المنتشر يمكن أن يكون الأسطح المعدنية غير اللامعة ويمكن الحصول على الانكسار المنتشر باستخدام الزجاج غير اللامع أو البوليمرات العضوية (بولي ميثيل ميثاكريلات).

تتمثل إحدى خصائص السطح الباعث للمحور في عامل السطوع المحدد لنفس قيمة الإنارة مثل النسبة بين السطوع في اتجاه معين لسطح عاكس / سطوع Ldif ، وهو ما سيكون عليه في حالة انعكاس / انتقال كامل منتشر ، مطابق للسطح ، مع عامل انعكاس يساوي الوحدة:

β = L / Ldif = πL / E

قيمة المعاملين ρ و لبعض المواد:

معامل انعكاس المادة ρ ناقل الحركة τ مع انعكاس الضوء المنتشر كربونات المغنيسيوم 0.92 - أكسيد الماغنسيوم 0.91 - طباشير وجبس 0.85 - مينا بورسلين (أبيض) 0.8 - ورق أبيض (ورق Whatman) 0.76 - طلاء أبيض لاصق (أبيض) 0.65 - سطح خام من الحديدوز المعادن 0.15 - الفحم 0.08 - نيترو المينا الأبيض 0.7 - انتقال الضوء المنتشر زجاج صامت (سمك 2.3 ملم) 0.5 0.35 زجاج صامت مُركب (2.3 ملم) 0.30 0.55 زجاج بيولوجي أبيض (2-3 ملم) 0.35 0.5 زجاج أوبال (2.3 ملم) 0.2 0.7 ورق مضيء ، مصفر بنمط 0 .35 0.4 مع انعكاس اتجاهي منتشر لألومنيوم محفور خفيف 0.62 - ألومنيوم ألزاك شبه مطفي 0.72 - طلاء ألومنيوم فوق نيترو ورنيش 0.55 - نيكل غير مصقول 0.5 - نحاس غير مصقول 0.45 - إشارة لانتقال الضوء المنتشر للضوء كيميائي بلوري زجاج (2.3 مم) 0.08 0.8 زجاج ميكانيكي ساتان (2 مم) 0.14 0.7 رق رفيع (أبيض) 0.4 0.4 أبيض حريري 0.3 0 ، 45 انعكاس موجه (مرآة) فضة مصقولة طازجة 0.92 - زجاج فضي (مرآة) 0.85 - ألومنيوم مصقول ) 0.8 - كروم مصقول 0.62 - فولاذ مصقول 0.5 - نحاس مصقول 0.6 -لوح معدني 0.55 - انتقال اتجاهي للضوء زجاج شفاف (2 مم) 0.08 0.89 زجاج عضوي (2 مم) 0.10 0.85

معرفة الانعكاسية غير كافية لوصف الخصائص العاكسة للمادة. بالنظر إلى أن العديد من المواد لها خصائص عاكسة انتقائية تعكس بشكل أساسي أطوال موجية محددة من طيف تدفق الضوء الساقط ، والتي بموجبها يُنظر إلى السطح العاكس على أنه له لون معين.

يتم إعطاء الخصائص الانعكاسية لكل مادة في شكل منحنيات انعكاس (الانعكاس ، بالنسبة المئوية ، اعتمادًا على طول الموجة) ويشار إلى الانعكاس لتكوين معين لتدفق الضوء الساقط.