Reflexión, refracción y absorción del flujo de luz.

El flujo de luz que ingresa a los ojos como resultado de la actividad visual es creado en parte por las fuentes de luz primarias y, en mayor medida, por las superficies iluminadas por ellas, que se convierten en fuentes de luz secundarias. En ambos casos, se produce una redistribución del flujo luminoso generado por las fuentes de luz primarias a través de la reflexión, la refracción y la absorción, superficies a las que se dirige este flujo.

Reflexión de luz: este es el retorno de una onda de luz cuando cae en la interfaz entre dos medios con diferentes índices de refracción "de regreso" al primer medio.

Refracción de la luz: fenómeno que consiste en un cambio en la dirección de propagación de una onda de luz cuando pasa de un medio a otro, que difiere en el índice de refracción de la luz.

La absorción de luz es una reducción en la intensidad de la luz que pasa a través de un medio debido a su interacción con las partículas del medio. Se acompaña de calentamiento de una sustancia, ionización o excitación de átomos o moléculas, procesos fotoquímicos, etc.La energía absorbida por la materia puede ser reemitida total o parcialmente por la materia a una frecuencia diferente.

La redistribución del flujo de luz puede estar dictada por la necesidad de controlar el flujo de luz en ciertas áreas del espacio (para iluminar objetos que necesitan ser distinguidos) o por la necesidad de reducir el brillo del campo de visión, en el caso de dispositivos de iluminación, u ocurre debido a las propiedades ópticas de las superficies iluminadas.

El flujo de luz F, un rayo que incide sobre la superficie de cualquier objeto físico (flujo de luz incidente) se divide en dos o tres componentes:

• una parte siempre regresa como reflexión, formando un flujo reflectante Φρ;

• una parte siempre se absorbe (flujo absorbido Fαque conduce a un aumento de la temperatura corporal;

• en algunos casos, parte del flujo de luz se devuelve por refracción (flujo de refracción Фτ).

Introduzcamos el concepto de coeficiente de reflexión p, coeficiente de absorción α e índice de refracción t:

ρ = Φρ/ F,

ρ = Τα/ F,

ρ = ττ/ F,

Existe una igualdad entre los coeficientes correspondientes que caracterizan las propiedades ópticas de las superficies iluminadas:

ρ + α + τ = 1

La refracción de la luz va acompañada del fenómeno de la reflexión. El tipo de reflexión y refracción del flujo de luz que tiene lugar depende de las características de la superficie o cuerpo y en gran medida de la estructura (tratamiento) de la superficie o cuerpo.

Reflexión/refracción visual caracterizada por la igualdad de los ángulos de incidencia y reflexión/refracción y ángulos sólidos en los que recae el flujo de luz incidente y reflejado/refractado.Un rayo de luz paralelo que cae sobre una superficie se refleja y refracta para formar un rayo de luz paralelo.

La reflexión visual ocurre, por ejemplo, cuando se pulverizan superficies metálicas (Al, Ag) o superficies pulidas de metal (Al pulido y oxidado químicamente), y la refracción especular ocurre con vidrio ordinario o algunos tipos de vidrio orgánico.

Reflexión/refracción compleja caracterizada por el hecho de que el flujo de luz se refleja/refracta parcialmente según las leyes de reflexión/refracción y parcialmente según las leyes de reflexión/refracción difusa.La reflexión compleja (junta) se lleva a cabo mediante esmalte cerámico, y refracción compleja (articulada) — de vidrio esmerilado y algunos tipos de vidrio orgánico.

La reflexión/refracción totalmente difusa es una reflexión/refracción en la que la superficie reflectante/refractora tiene el mismo brillo en todas las direcciones, independientemente de la dirección del haz de luz incidente. Las propiedades de una superficie completamente difusa las poseen las superficies cubiertas con pintura blanca, así como los materiales con una estructura interna no homogénea en la que hay muchos reflejos y refracciones dentro del cuerpo (vidrio de leche).

Reflexión/refracción difusa caracterizada por un aumento en el ángulo sólido del flujo de luz reflejado/refractado en comparación con el ángulo sólido incidente. Un haz de luz paralelo que cae sobre una superficie se dispersa en el espacio principalmente en una dirección.

Al igual que la curva fotométrica de una fuente de luz, un elemento superficial reflector o refractor está relacionado intensidad de la luz o valor de brillo… Un ejemplo de reflexión difusa pueden ser las superficies mate metálicas y la refracción difusa se puede obtener utilizando vidrio mate o polímeros orgánicos (polimetilmetacrilato).

Una de las características de la superficie emisora ​​del eje es el factor de luminosidad β determinado para un mismo valor de iluminancia como la relación entre la luminosidad en una dirección dada de una superficie reflectante/transmisora ​​y la luminosidad Ldif, que tendría en el caso de reflexión / transmisión difusa completa, idéntica a la superficie, con un factor de reflexión igual a la unidad:

β = L / Ldif =πL /E

El valor de los coeficientes ρ y τ para algunos materiales:

Material Coeficiente de reflexión ρ Transmisión τ Con reflexión de luz difusa Carbonato de magnesio 0,92 — Óxido de magnesio 0,91 — Tiza, yeso 0,85 — Esmalte de porcelana (blanco) 0,8 — Papel blanco (papel Whatman) 0,76 — Pintura adhesiva blanca (blanqueada) 0,65 — Superficie bruta de hierro metales 0,15 — Carbón 0,08 — Esmalte nitro blanco 0,7 — Transmisión de luz difusa Vidrio silencioso (espesor 2,3 mm) 0,5 0,35 Vidrio silencioso instalado (2,3 mm) 0,30 0,55 Vidrio biológico blanco (2-3 mm) 0,35 0,5 Vidrio opal (2,3 mm) 0,2 0,7 Papel luminoso, amarillento con patrón 0,35 0,4 Con reflexión de luz difusa direccional Aluminio grabado 0,62 — Aluminio Alzak semimate 0,72 — Pintura de aluminio sobre laca nitro 0,55 — Níquel sin pulir 0,5 — Latón sin pulir 0,45 — Transmisión de luz difusa indicada Esmerilado químico vidrio (2,3 mm) 0,08 0,8 Vidrio satinado mecánico (2 mm) 0,14 0,7 Pergamino fino (blanco) 0,4 0,4 ​​Blanco seda 0,3 0, 45 Reflexión dirigida (espejo) Plata fresca pulida 0,92 — Vidrio plateado (espejo) 0,85 — Aluminio alzed (pulido ) 0,8 — Cromo pulido 0,62 — Acero pulido 0,5 — Latón pulido 0,6 —Chapa 0,55 — Transmisión direccional de la luz Vidrio transparente (2 mm) 0,08 0,89 Vidrio orgánico (2 mm) 0,10 0,85

Conocer la reflectividad es insuficiente para describir las propiedades reflectantes de un material. Dado que muchos materiales tienen propiedades reflectantes selectivas que reflejan principalmente longitudes de onda específicas del espectro del flujo de luz incidente, según las cuales la superficie reflectante se percibe con un color determinado.

Las características reflectantes de cada material se dan en forma de curvas de reflectancia (reflectancia, en porcentaje, dependiendo de la longitud de onda) y la reflectancia se indica para una composición específica del flujo de luz incidente.