Отражение света. Рассеяние света

Коэффициенты отражения и пропускания, определяя соотношение световых потоков, не дают представления об их распределении в про­странстве. Однако в зависимости от свойств поверхности тела и внут­ренней его структуры распределения отраженного и прошедшего пото­ков могут резко различаться. Как правило, это связано с отражением света и его рассеянием в среде. И хотя при этом основной пучок света отражается и проходит через среду по законам отражения и преломле­ния, его конфигурация может изменяться.

Изменение направления распространения света, вызванное оптичес­кой неоднородностью среды, называется светорассеянием. Различные материалы при попадании на них света по-разному распределяют в про­странстве отраженный от поверхности и прошедший через вещество световой поток.

При попадании света на поверхность, размеры микронеровностей которой значительно меньше, чем длина волны падающего света, про­исходит направленное (зеркальное) отражение (рис. 5.8, а). В этом слу­чае луч, падающий под углом а, и луч, отраженный под тем же углом, лежат в одной плоскости. Такой поверхностью обладают хорошо отпо­лированные зеркала. Направленное пропускание (рис.5.8, б) характер­но для прозрачных тел, поверхности которых не обладают свойством рассеивать излучения. В отличие от этих крайних случаев больший-

Восприятие цвета на упаковке

ство материалов имеет шеро- о ховатую поверхность. Для них степень и характер изменения светового пучка в результате светорассеяния описываются векторными диаграммами — индикатрисами рассеяния.

Рассеянным (диффуз­ным) отражением (пропуска­нием) обладают объекты, у которых неоднородности по­верхности (при отражении) или в своей толще (при лро-

пускании) соизмеримы с длиной волны рассеиваемого света. При рассеянном отражении или про­пускании свет, падающий в пре­делах небольшого телесного угла, отражается от поверхности или выходит из материала в пределах \ телесного угла, равного 2я (рис. 5.9).

При направленно-рассеян­ном отражении (пропускании) (рис. 5.10) ось отраженного (пропущенного) пучка лучей

направлена в соответствии с законом зеркального отражения. Однако те­лесный угол отраженного (пропущенного) пучка лучей увеличен за счет рассеяния неоднородностеи отражающей поверхности. Направленно-рас­сеянным отражением обладают

матированные поверхности про- а зрачных тел. У них рассеяние света происходит на поверхнос­ти, имеющей неровности, соиз­меримые по размерам с длиной волны падающего излучения.

Направленно-рассеянным пропусканием обладают слои прозрачного материала, одна или обе поверхности которого матовые (например, матиро­ванные стекла).

Глава 5

В заключение этого раздела несколько слов об избирательном све­торассеянии. Оно возникает в мутной среде (например, краске) при прохождении света и приводит к изменению его спектрального состава. Избирательное светорассеяние выражается в том, что различные моно­хроматические излучения рассеивают по-разному. Так, синее излучение — сильнее, а более длинноволновое — слабее. Такое избирательное све­торассеяние связано с тем, что монохроматические излучения отража­ются от частиц вещества только в случае, если длина волны меньше раз­мера частиц. Таким образом, избирательное светорассеяние возникает тогда, когда частицы вещества слишком малы, чтобы рассеивать длинно­волновые излучения, но недостаточно велики, чтобы отражать коротко­волновые излучения. Поэтому, например, красные лучи могут проходить через определенную среду, а синие будут рассеиваться.