Fenomenele care rezultă din natura undă a luminii în cea mai mare măsură legată de permitivitatea și permeabilitatea mediului. Acestea sunt determinate în mare măsură de indicele de refracție de material. valoare poate fi determinată de unghiurile de incidență și reflexie a razei incidente sau calculată din ecuația Maxwell:
Schema de refracție și reflexie a razelor este foarte complicată de trecerea de la idealul la materiale optice reale, care sunt acoperiri. În funcție de proprietățile de acoperire și substrat suprafețe de limitare cazuri poate fi reflexie difuză și speculară.
Figura prezintă reflexia difuză.
Desen - reflexie difuză
Această hârtie non lucioasă, cele mai multe materiale textile, vopsea mată, Ceruza, suprafețe de metal dur, și mai mult.
În cazul în care suprafața este lustruit foarte bine, toată lumina care cade pe ea se va reflecta în aceeași direcție. Unghiul la care se reflectă lumina incidență, este exact egal cu unghiul la care cade la suprafață. O astfel de reflecție se numește o oglindă, și egalitatea unghiurilor de incidență și de reflexie a luminii este una dintre legile de bază ale ingineriei de lumina: pe baza acestei legi, toate metodele de calcul spoturi luminoase și corpurilor de iluminat cu o parte optică în oglindă.
Figura prezintă o imagine în oglindă.
Desen - oglindă
Mai mult specular și reflexie difuză, există o directional difuză (de exemplu, de la suprafețele slab lustruite din metal, mătase sau hârtie lucioasă) precum și reflecție mixtă (de exemplu, stratul de vopsea).
Pentru a evalua luciu, fracția componentă specular determinată, proba trebuie privit la un unghi egal cu unghiul de incidență a luminii.
Luciu a fost măsurată folosind un dispozitive de luciu metru photoelectrically-pe direcție o suprafață de încercare a unui fascicul de lumină de o forță constantă la un unghi predeterminat și apoi controlând cantitatea (intensitatea) luminii reflectate. Diferite suprafete necesita unghiuri diferite de iluminare. In cele mai multe unghi de masurare luciu de 60 ° (pentru acoperiri străine pe ISO 2813) sau 45 ° (pentru acoperiri romanesti GOST 896) de la verticală, dar pentru suprafețe de testare cu luciu foarte redusă folosind dispozitive cu un unghi de 85 °, și pentru foarte strălucitoare - 20 °, pentru a oferi valori mai precise.
Astfel, direcția luminii reflectate joacă un rol important în percepția aspectului acoperirii. În cazul în care este concentrată într-un unghi îngust egal cu unghiul de incidență, suprafața va fi percepută strălucitor, adică există o reflexie ridicată speculară. Pe de altă parte, în cazul în care se reflectă în toate direcțiile, indiferent de unghiul, acesta va avea o reflexie ridicată difuză, iar suprafața va fi percepută mat.
Proprietățile optice ale filmelor pot fi caracterizate prin două constante: K Coeficientul de absorbție și coeficientul de împrăștiere S.
În 1930-e. Paul și Frantz Kubelka Munk a propus ecuație descrie absorbția și transmiterea modele de lumină în funcție de absorbția și imprastiere raportul K / S.
Să considerăm cazul simplu în care fluxul luminos trece prin stratul foarte subțire, cu o grosime de vopsea dx pigmentat perpendicular pe suprafata.
Luați în considerare în jos (flux de incident) și (flux reflectat) componenta dirijată în sus a fluxului luminos prin absorbție etichetare coeficientul K, iar coeficientul de împrăștiere prin S.
Desen - trecerea luminii prin filmul de vopsea, în conformitate cu teoria Gurevici-Kubelka-Munk.
Fluxul descendent (intensitate I):
- scade datorită absorbției (dx -KI);
- scade datorită scattering (dx -Si);
- creșterile datorate împrăștiind în direcția inversă la dx + SJ (de radiație transmisă a cărei intensitate J) și în cantitatea definită de ecuația:
În același timp, merge în sus de flux (intensitate J):
- scade datorită absorbției (-KJ dx);
- scade datorită scattering (dx -SJ);
- crește datorită împrăștiind în sens invers (de radiația care vine în jos) și în cantitatea definită de ecuația:
Soluția acestor ecuații diferențiale depinde de condițiile la limită, în absența imprastiere (S = 0) să curgă conduce se extind în jos la expresia legii legii Lambert-Beer. Pentru împrăștierea izotropă și strat absorbant de grosime infinit (sau, cel puțin, astfel încât reflexia substratului nu poate lua în considerare) conduce la binecunoscuta expresie Gurevich-Kubelka-Munk:
și în care un grad de reflexie al unui strat infinit gros.
Această formulă stabilește o relație între un parametru (R), care poate fi determinată experimental, precum și caracteristicile R și S pentru o substanță dată.
Teoria de împrăștiere a luminii cu doi parametri nu are limitări, în principiu, să utilizeze într-un domeniu spectral dat. Restricții Teoria GCM este, în esență, după cum urmează:
3) La o refracție și împrăștiere parametri S trebuie să fie constantă pe toată grosimea stratului mediu;
4) natura scattering (indicatrix) ar trebui să fie independentă de condițiile de iluminare și este constantă pe întregul volum al mediului.
Dezavantaje teorie GCM, prevenind o decizie finală a problemei de potrivire a culorilor:
1) în teoria GCF presupune că stratul colorantul are o compoziție uniformă și o lungime suficientă pentru a se asigura că nu a existat nici o pierdere de lumină la margini straturi;
2) reflectat în teoria CMH apare pe presupunerea că coeficienții K și S sunt aceleași pentru fluxul înainte și invers de lumină. Cu toate acestea, din cauza teoriei reflexie multiplă că distribuția unghiulară a luminii înainte și fluxurile inverse nu sunt egale.
3) în teoria GCF presupune o relație liniară între parametrul K / S și concentrația colorantului. Cu toate acestea, sa constatat că, în general, această dependență este neliniar, ceea ce înseamnă că nu se poate descrie în mod adecvat comportamentul colorantului
În cazul în care pigmentul este format din particule mari care depășesc semnificativ dimensiunea lungimii de undă vizibile ale luminii pentru scattering multiple este redus suprafețele particulelor de flux luminos specular reflecție. La incidență normală a luminii monocromatice dintr-un mediu cu indice de refracție n1 într-un mediu cu un indice de refracție n2 Coeficientul de reflexie R Fresnel este determinată de ecuația:
Formula lui Fresnel este valabil și în cazul în care limita dintre două medii netede, mediu izotrop, unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență și unghiul de refracție este determinată de legea lui Snell.