Световые свойства тел

Световой поток, падающий на тело, этим телом частично отражается, частично поглощается, преобразуясь в другие виды энергии, и частично пропускается (в случае просвечивающего тела). Количественно отражение, поглощение и пропускание светового потока телом оцениваются соответствующими коэффициентами.

Коэффициент отражения ρ равен отношению светового потока Ф_ρ, отраженного телом, к световому потоку Ф, падающему на него: ρ = Ф_ρ/Ф.

Коэффициент поглощения α равен отношению светового потока Ф_α, поглощенного телом, к световому потоку Ф, падающему на него: α = Ф_α/Ф.

Коэффициент пропускания τ равен отношению светового потока Ф_τ, прошедшего сквозь тело, к световому потоку Ф, падающему на него: τ = Ф_τ/Ф.

Ф = Ф_ОТР + Ф_ПОГЛ + Ф_ПРОП.

Разделив все члены этого уравнения на Ф, получим:

1 = Ф_ОТР/Ф + Ф_ПОГЛ/Ф + Ф_ПРОП/Ф.

      .

Все эти коэффициенты являются функциями длины волны. Так, разные длины волн тело будет отражать в разной степени. Для характеристики этого свойства используется спектральный коэффициент отражения _λ.

Виды отражения и пропускания

По характеру распределения отраженного или пропущенного световых потоков в пространстве принято различать:

1. Направленное (зеркальное) отражение и пропускание (рис. 14).

Н аправленное отражение подчиняется известным законам физики:

• Отраженный луч находится в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности в точке падения.

• Угол отражения равен углу падения.

Зеркальным отражением обладают тела, имеющие такую чистоту обработки поверхности, что размеры шероховатостей на ней меньше длины волны падающего излучения.

2. Рассеянное (диффузное) отражение (пропускание) (рис. 15).

Поверхность с таким отражением (пропусканием) кажется равно яркой во всех направлениях. Телесный угол, в котором распространяются световой поток, равен 2π.

Яркость L_ = I_ /S₁cos  не будет зависеть от угла α, если сила света по различным направлениям подчиняется закону косинуса:

I_ = I₀ cos  .

Тогда L_ = I₀/S₁ ‑ постоянна. КСС представляет собой окружность, а фотометрическое тело – шар, лежащий на плоскости.

Светильники, обладающие диффузным отражением, называют косинусными.

Рассеянным отражением обладают тела, имеющие такие размеры шероховатостей на поверхности, которые значительно больше длины волны падающего излучения. К ним относятся уголь, чистый снег, неглазурованный фарфор, гипс, клеевая краска.

3. Направленно-рассеянное отражение (пропускание) (рис.16).

В природе нет тел обладающих идеальными зеркальным или рассеянным отражениями. Реальные тела лишь в большей или меньшей степени приближаются к ним, обладая направленно-рассеянным отражением (пропусканием). При направленно-рассеянном отражении (травленые металлические поверхности, эмали, лакированные покрытия) световой поток отражается преимущественно в направлениях, примыкающих к направлению зеркального отражения. В случае Направленно-рассеянного пропускания (матированные стекла) прошедший через тело световой поток распространяется преимущественно в направлениях, близких к направлению падающего света.